激光波前相位测试与校准技术

刘　磊　胡绍云　孟庆安　张　浩　蒋泽伟

(1.安徽医科大学附属省立医院，合肥 23001；2.西南技术物理研究所，成都 610041)

0　引言

目前测量激光束波前相位的方法主要有两种，一种为波前传感器法，即利用经典Hartmann波前传感器、Hartmann-Shack波前传感器等测量激光束波前相位；另一种为剪切干涉法，即利用剪切干涉仪通过干涉原理测量激光束的波前相位。本文介绍了Hartmann-Shack波前传感器测量激光束波前相位的测试方法和测试原理。Hartmann-Shack波前传感器由一个微透镜阵列、CCD相机和数据采集处理系统三部分组成，可同时获得激光束的波前斜率和光束的近场强度分布，通过Zernike模式法或区域法重构可得到激光束的波前相位，广泛应用于自适应光学波前相位测量、激光光束质量测量和激光医学检测等工程领域。

Hartmann-Shack波前传感器可通过溯源至标准平面面形，然后将标准平面面形溯源至国家平面基准的方法实现校准。

1　测量原理

Hartmann-Shack波前传感器测量原理如图1所示。它主要由按一定规律排列的子透镜，即微透镜阵列、CCD和数据处理系统构成的。其基本原理是：待测光束经准直后作为参考光波，该参考光波通过微透镜阵列的每个子透镜，在CCD上形成一个与子透镜相对应的光斑阵列，将每个光斑的质心作为参考位置(基准)。当待测光束波前变化时，观察屏上每一光斑质心相对于各自质心的参考位置(基准)将有一位移。位置(i,j)的子透镜对应的光斑在x,y方向的位移分别为Δxij,Δyij,设子透镜与观察屏之间的距离为……