岳 辉，燕 斌，程 海

（中煤科工集团西安研究院，陕西 西安,710077 )

0 引言

在光学成像方面，提高成像分辨率到接近光学衍射极限是人们不断追求的目标。然而，由于大气湍流使得光波的波前发生畸变进而导致系统成像变得抖动和模糊，严重降低了成像分辨率，阻碍了光学系统正常设计性能的发挥。Shack-Hartmann传感技术可以有效测量光波的波前畸变，为后续实现并改善畸变波前的重构提供了前提条件，是自适应光学系统中的关键技术。相对于其他波前传感技术，Shack-Hartmann传感技术对光源的相干性没有要求，对工作环境要求低，对波前数据的处理步骤少、速度快、工作稳定、信噪比高、适合弱光测量；此外，它还可以方便地通过减小子孔径尺寸、增大子孔径个数来提高传感精度，已经广泛应用于天文观测和人眼像差检测等领域。

1 Shack-Hartmann传感技术概述

Shack-Hartmann波前传感技术是由微透镜阵列和位置传感器组成，位置传感器位于微阵列透镜的焦平面位置；当平面或畸变波前经过微透镜阵列聚焦于位置传感器时会形成点阵图。通过聚焦点在x方向和y方向的位移偏移量，可以提取出相对应的斜率信息，重建波前畸变的曲面形式[7]。Shack-Hartmann 波前传感技术单个子孔径(单个透镜)的波前斜率探测原理如图1所示。

图1 入射光波斜率与光斑偏移量的几何关系Fig.1 The relationship between the wavefront slope and the spot deviation.

设入射畸变波前的相差为W(x, y)，(x, y)为某点在光学系统全孔径上的坐标，微透镜的焦距为f，理想波前通过透镜聚焦的光斑质心点为焦点F，畸变波前形成的光斑质心点为A点，A点相对于F点在y方向上的偏移量为Δ y，由图中几何关系可得：