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隨著光波波前探測技術的發展,各種波前傳感器應運而生,從測量原理上可以分成兩類:一類是根據幾何光學原理,測定波前幾何象差或面形誤差;另一類是基于干涉測量原理,探測波前不同部分的干涉性,來獲取波前信息,主要有剪切干涉儀波前傳感器和相位獲取傳感器等。波前傳感器用于波前信息探測,光束質量評價,光學元件檢測和激光大氣通信及人眼像差測量等各個領域,也廣泛地應用于自適應光學系統之中。

法國PhasicsSID4系列波前傳感器

                  -----四波橫向剪切干涉波前傳感器

產(chan)品介紹(shao):法國PHASICS 的波前分析儀(上海瞬渺光電代理),基于其波前測量專利——四波橫向剪切干涉技術(4-Wave Lateral Shearing Interferometry)。作為夏克-哈特曼技術的改進型,這種獨特的專利技術將超高分辨率和超大動態范圍完美結合在一起。任何應用下,其都能實現全面、簡便、快速的測量。

主(zhu)要應(ying)用領域(yu):

1.       激光光束參數測量:相位(2D/3D),M2,束腰(yao)位置,直徑,澤尼(ni)克/勒讓德系數(shu)

2.       自適應光學:焦斑優(you)化,光束整形

3.       元器件表面(mian)質量分析:表面(mian)質量(RMSPtVWFE),曲率半徑

4.       光學系統質量分(fen)析:MTF, PSF, EFL, 澤尼(ni)克系數(shu), 光學(xue)鏡(jing)頭/系統質量控(kong)制(zhi)

5.       熱成像分(fen)析,等離(li)子體特征分(fen)析

6.       生(sheng)物應用:蛋白質等組織定量相位成(cheng)像

產品特點:

1.       高分辨率:最多采(cai)樣點可達120000

2.       可(ke)直(zhi)接測(ce)量:消色(se)差設計,測(ce)量前無需再次對波長校準

3.       消(xiao)色差:干涉和(he)衍射對波長相消(xiao)

4.       高動態范圍:高達500μm

5.       防震設計,內部(bu)光柵橫向(xiang)剪切干涉(she),對(dui)實驗條件要求簡單(dan),無需隔震平臺也可測試

 型(xing)號參數:

型號(hao)

SID4

SID4-HR SID4-DWIR SID4-SWIR SID4-NIR SID4-UV

孔(kong)徑mm

3.6 × 4.8

8.9 × 11.8

13.44 × 10.08

9.6 × 7.68

3.6 × 4.8

7.4 × 7.4

分(fen)辨率μm

29.6

29.6

68

120 μ

29.6

29.6

采樣點

160 × 120

400 × 300

160 × 120

80 × 64

160 × 120

250 × 250

波長

400 -1100 nm

400 - 1100 nm

3 ~ 5 μm , 8 ~ 14 μm

0.9 ~ 1.7 μm

1.5 ~ 1.6 μm

250 ~ 450 nm

動態范圍(wei)

> 100 μm

> 500 μm

N/A

~ 100 μm

> 100 μm

> 200 μm

精度

10 nm RMS

15 nm RMS

75 nm RMS

10 nm RMS

> 15 nm RMS

20 nm RMS

靈敏度

< 2 nm RMS

< 2 nm RMS

< 25 nm RMS

 <3/1nm RMS

< 11 nm RMS

2 nm RMS

采樣頻率(lv)

> 60 fps

> 10 fps

> 50 fps

25-60 fps

60 fps

30 fps

處(chu)理頻率

10 Hz

3 Hz

20 Hz

> 10 Hz

10 Hz

> 2 Hz

尺寸mm

54 × 46 × 75.3

54 × 46 × 79

85 × 116 × 179

50 × 50 × 90

44 × 33 × 57.5

53 × 63 × 83

重量(liang)

250 g

250 g

1.6 kg

300 g

250 g

450 g


四波橫(heng)向剪(jian)切干涉技術背景(jing)介紹

Phasics四波橫向剪切干涉(上(shang)海瞬渺(miao)光(guang)電(dian)代理):當待測波前經過波前分析儀時,光波通過特制光柵(圖1)后得(de)到一個與其自身有一定橫向(xiang)位(wei)(wei)移的復(fu)制光(guang)束,此復(fu)制光(guang)波與待測光(guang)波發(fa)生干(gan)涉,形成(cheng)橫向(xiang)剪切干(gan)涉,兩者(zhe)重合部位(wei)(wei)出現干(gan)涉條紋(圖2)。被測波(bo)(bo)(bo)前可(ke)能為平(ping)面(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)或者匯(hui)聚(ju)(ju)波(bo)(bo)(bo),對于(yu)平(ping)面(mian)(mian)橫向剪(jian)切干(gan)涉,為被測波(bo)(bo)(bo)前在其自身平(ping)面(mian)(mian)內(nei)發生微(wei)小(xiao)位(wei)移發生微(wei)小(xiao)位(wei)移產生一個(ge)復制(zhi)光波(bo)(bo)(bo);而對于(yu)匯(hui)聚(ju)(ju)橫向剪(jian)切干(gan)涉,復制(zhi)光波(bo)(bo)(bo)由(you)匯(hui)聚(ju)(ju)波(bo)(bo)(bo)繞其曲率中(zhong)心轉動產生。干(gan)涉條紋中(zhong)包含有原始波(bo)(bo)(bo)前的差分信(xin)息,通過特定的分析和定量計算梳理(li)(反傅里葉變(bian)換(huan))可(ke)以再現原始波(bo)(bo)(bo)前(圖3)。

  

         圖1.特制光柵          &nbsp;                                           &nbsp;                                       圖2.幾(ji)何光學(xue)描(miao)述波(bo)前畸(ji)變

 

圖3. 波前相位(wei)重構示意圖

技術優勢

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1.       高采樣點:

高達400*300個采樣(yang)點,具備強大的局(ju)部(bu)畸變測試(shi)能力,降低測量不準(zhun)確性和噪(zao)聲(sheng);同時(shi)得(de)到高精度強度分布圖。

2.       消色差(cha):

干(gan)涉和衍射相結合抵消了波長因子,干(gan)涉條紋間距(ju)與光柵間距(ju)完全相等。適應于不多波長光學測量且不需要重復校準,

3.       可(ke)直接測(ce)量高動態范圍波前:

可(ke)見光波(bo)段可(ke)達500μm的高動態范圍;可測試離焦(jiao)量,大相差,非球(qiu)面和復曲面等測。

  

應用方向:

1.       激光光束測量

可(ke)以實時測(ce)量強度相(xiang)位(2D/3D)信息,Zernike/Legendre系數,遠場,光(guang)束(shu)參數,光(guang)束(shu)形狀M2等。

    

2光學測量(liang)

Phasics波前傳感器可對光學系統和元器件進行透射和反射式測量,專業Kaleo軟件可(ke)分析PSF,MTF

                              光學測量                                                                                  ;         透射式(shi)和反射式(shi)測量


3.
光學(xue)整(zheng)形:

利用Phasics波前傳感器檢測到精確的波前畸變信息,反饋給波前校正系統以補償待測波前的畸變,從而得到目標波前相位分布和光束形狀。右圖上為把一束RMS=1.48λ的會聚光矯正為(wei)RMS=0.02λ的準平面波;右圖下為把分散焦點光斑矯正為準高斯光束。高頻率大氣湍流自適應需要配合高頻波前分析儀

   

4.光(guang)學表(biao)面測量:

  PhasicsSID4軟件(jian)可以直接測量(liang)PtV, RMS, WFE和曲率半徑等,可直接(jie)進行自我(wo)校準,兩(liang)次(ci)測量相位作差等。非(fei)常(chang)方便應用于(yu)平面球面等形貌測量。部分測量光路(lu)如右圖所示

5.等離子體測量

法國Phasics公司SID4系列(lie)等離子體分析儀(Plasma Diagnosis)是一款便攜式、高靈敏度、高精度的等離子體分析儀器。該產品可實時檢測激光產生的等離子體的電子密度、模式及傳播方式。監測等離子體的產生、擴散過程,以及等離子體的品質因數。更好地為客戶在噴嘴設計、激光脈沖的照度、氣壓、均勻性等方面提供優化的數據支持。

附:夏克哈特曼和四波橫向剪切干涉波前分析儀對比表

Phasics剪切(qie)干涉

夏克哈(ha)特曼

區別

技術

四波側向剪切干涉

夏克(ke)-哈特曼(man)

PHASICS SID4是對夏(xia)克-哈特曼技術(shu)的改進(jin),投放(fang)市(shi)場時(shi),已(yi)經申請(qing)技術(shu)專利,全球(qiu)售出超過500個探(tan)測器。

重建方式

傅(fu)里葉變換

分區方法(直接數值積(ji)分)或模式法(多項式擬合)

夏克-哈特(te)曼波前(qian)探測器,以微透(tou)鏡單元區域的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)來近似。對于大孔(kong)徑的(de)透(tou)鏡單元,可能(neng)會增加信(xin)號誤(wu)差,在(zai)某些情(qing)況,產生(sheng)嚴重影響。在(zai)分(fen)區方法中,邊界條(tiao)件很重要。

光強度

由(you)于采用傅里葉變換方法,測量(liang)對強(qiang)度變化不敏感

由(you)于需要測量(liang)焦點位置,測量(liang)對強度變化靈敏

關于(yu)測量精度,波前測量不依賴于(yu)光強(qiang)度水平(ping)

使(shi)用、對準(zhun)方便

界面直觀,利(li)用針孔進行(xing)對準

安裝困難(nan),需要精密的調節臺(tai)

SID4 產品(pin)使用方便

取樣(測量點)

SID4-HR300*400測量點

128*128測量(liang)點(dian)(微透(tou)鏡陣(zhen)列)

SID4-HR具有很高的分辨率。這使(shi)得測(ce)量(liang)結果(guo)更可(ke)靠,也更穩定

數值孔徑

SID4 HR NA0.5

0.1

SID4-HR動態范圍(wei)更高

空間分(fen)辨率

29.6μm

>100μm

SID4-HR空(kong)間分辨率更(geng)好(hao)

靈敏度

2nmRMS

約λ/100

SID4-HR具有更好的靈敏(min)度 

相關文獻下載:

//fqtm.cn/Wavefront/橫向剪切干涉的波前重構新方法.pdf

//fqtm.cn/Wavefront/用哈特曼法研究自由旋渦氣動窗口光束質量.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/基于數字閃耀光柵的位相全息圖光電再現優化.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/剪切干涉儀與Hartmann的波前復原比較.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/SID4.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/SID4-HR.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/SID4%20UV-HR.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/SID4%20NIR.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/SID4%20DWIR.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/sh%20oc%20222%20primot%202003.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/rsi%2075-12%20wattellier%202004.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/Programmable_High_Resolution_Broadband_Pulse_Shaping_Using_a_2-D_VIPA-Grating_Pulse_Shaper_with_a_Li.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/phasics-spie%20cardiff%202008.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/optical-metrology.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/ol%20bwattellier%202002.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/ol%2030-3%20velghe%202005.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/ol%2029-21-2004%20bw.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/OJ091230000492nUqWtZ.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/lunwen.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/lsi%20josaa%201995%20primot.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/laser-metrology.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/JournalPhysics.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/josab%202003.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/infrared.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/haidarSanDiego%202008.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/bio-medical.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/ao%20primot%202000.pdf


//fqtm.cn/Wavefront/adaptive-optics.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/8-%20boucher%20spie%20glasgow%202008.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/4-%20iol%20measurement%20phasics%20ocs2008.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/26124203-1457w-.pdf
//fqtm.cn/Wavefront/2011_SPIE_Orlando_PHASICS.pdf

//fqtm.cn/Wavefront/1-%20piston%20measurement%20full%20text.pdf            

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