一种波前测量装置及方法与流程

技术特征：

1.一种波前测量装置，其特征在于，包括透镜、微透镜阵列和光电探测器；

所述透镜，用于接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至所述微透镜阵列；

所述微透镜阵列，用于接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至所述光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；

所述光电探测器，用于接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括处理器；

所述处理器，用于在所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数对应的均方根值达到最小值时，确定所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器包括分辨率函数建立单元、误差函数建立单元、目标函数确定单元和距离确定单元；

所述分辨率函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、以及所述透镜的参数，建立空间分辨率函数；

所述误差函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数以及所述微透镜阵列的子孔径，建立第一子质心测量误差函数，以及基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数、所述微透镜阵列的子孔径以及所述光电探测器的噪声强度，建立第二子质心测量误差函数；将所述第一子质心测量误差函数和所述第二子质心测量误差函数进行求和运算，得到质心测量误差函数；

所述目标函数确定单元，用于将建立的所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数进行均方根运算，得到目标函数；

所述距离确定单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离对所述目标函数进行求导运算，确定在所述目标函数达到最小值时，所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分辨率函数建立单元通过如下公式建立空间分辨率函数：

其中，所述γ表示空间分辨率函数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f′1表示所述透镜的焦距。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述误差函数建立单元通过如下公式确定质心测量误差函数：

σ＝σ1+σ2；

其中，所述σ表示质心测量误差函数，所述σ1表示所述第一子质心测量误差函数，所述σ2表示所述第二子质心测量误差函数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一子质心测量误差函数通过如下公式建立：

其中，所述σ1表示所述第一子质心测量误差函数，所述η表示正常数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f′1表示所述透镜的焦距，所述h表示普朗克常数，所述v表示所述被测光波的频率，所述d表示所述微透镜阵列的子孔径。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二子质心测量误差函数通过如下公式建立：

其中，所述σ2表示所述第二子质心测量误差函数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f′1表示所述透镜的焦距，所述h表示普朗克常数，所述v表示所述被测光波的频率，所述d表示所述微透镜阵列的子孔径，所述ω表示位置误差系数，所述VN表示所述光电探测器的噪声强度。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标函数确定单元通过如下公式确定目标函数：

其中，所述Q表示所述目标函数，所述γ表示空间分辨率函数，所述σ表示质心测量误差函数。

9.一种波前测量方法，其特征在于，包括：

通过透镜接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至微透镜阵列；

通过所述微透镜阵列接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；

通过所述光电探测器接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过如下步骤确定所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，包括：

基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、以及所述透镜的参数，建立空间分辨率函数；

基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数以及所述微透镜阵列的子孔径，建立第一子质心测量误差函数，以及基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数、所述微透镜阵列的子孔径以及所述光电探测器的噪声强度，建立第二子质心测量误差函数；将所述第一子质心测量误差函数和所述第二子质心测量误差函数进行求和，得到质心测量误差函数；

将建立的所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数进行均方根运算，得到目标函数；

基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离对所述目标函数进行求导运算，确定在所述目标函数达到最小值时，所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。