隨著光波波前探測技術的發(fā)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(tǒng)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

產品介紹：法國PHASICS 的波前分析儀，基于其波前測量——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，這種的技術將超高分辨率和超大動態(tài)范圍結合在一起。任何應用下，其都能實現全面、簡便、快速的測量。

主要應用領域：

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

2.自適應光學：焦斑優(yōu)化，光束整形

3.元器件表面質量分析：表面質量（RMS，PtV，WFE），曲率半徑

4.光學系統(tǒng)質量分析：MTF,PSF,EFL,澤尼克系數,光學鏡頭/系統(tǒng)質量控制

5.熱成像分析，等離子體特征分析

6.生物應用：蛋白質等組織定量相位成像

產品特點：

1.高分辨率：最多采樣點可達120000個

2.可直接測量：消色差設計，測量前無需再次對波長校準

3.消色差：干涉和衍射對波長相消

4.高動態(tài)范圍：高達500μm

5.防震設計，內部光柵橫向剪切干涉，對實驗條件要求簡單，無需隔震平臺也可測試

型號參數：

SID4全系列產品照片

四波剪切干涉波前傳感器?技術背景介紹

Phasics四波橫向剪切干涉：當待測波前經過波前分析儀時，光波通過特制光柵（圖1）后得到一個與其自身有一定橫向位移的復制光束，此復制光波與待測光波發(fā)生干涉，形成橫向剪切干涉，兩者重合部位出現干涉條紋（圖2）。被測波前可能為平面波或者匯聚波，對于平面橫向剪切干涉，為被測波前在其自身平面內發(fā)生微小位移發(fā)生微小位移產生一個復制光波；而對于匯聚橫向剪切干涉，復制光波由匯聚波繞其曲率中心轉動產生。干涉條紋中包含有原始波前的差分信息，通過特定的分析和定量計算梳理（反傅里葉變換）可以再現原始波前（圖3）。

圖1、特制二維相位延遲光柵

圖2.干涉原理示意圖

圖3. 波前相位重構示意圖

四波剪切干涉波前傳感器技術優(yōu)勢

1.高采樣點：

高達400*300個采樣點，具備強大的局部畸變測試能力，降低測量不準確性和噪聲；同時得到高精度強度分布圖。

2.消色差：

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

3.可直接測量高動態(tài)范圍波前：

可見光波段可達500μm的高動態(tài)范圍；可測試離焦量，大相差，非球面和復曲面等測。

應用方向：

1.激光光束測量

可以實時測量強度相位（2D/3D）信息，通過single shot就可以得到，Zernike/Legendre系數，遠場，光束參數，光束形狀M2等，非常適合于脈沖激光器的光束參數表征。

2光學鏡頭測量

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

圖4、透射式和反射式測量

3.光學整形：

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(tǒng)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。

圖5、激光器光斑整形

4.光學表面測量：

 Phasics的SID4軟件可以直接測量PtV, RMS, WFE和曲率半徑等，可直接進行自我校準，兩次測量相位作差等。非常方便應用于平面球面等形貌測量。部分測量光路如下圖所示

圖6、光學元件表面測量

5.等離子體測量

法國Phasics公司SID4系列等離子體分析儀(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(jiān)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(yōu)化的數據支持。

圖7、等離子體電子密度診斷光路圖

圖8、等離子體電子密度隨時間演化