波前传感
波前传感测量入射光波的形状，以便自适应光学系统能够确定并应用所需的校正，以恢复清晰的图像。
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Definition
波前传感是通过采样局部斜率或曲率来测量光波与平坦或理想形状的偏差，以提供驱动波前校正的误差信号。
Scope
本主题涵盖测量波前斜率或曲率的原理、带微透镜阵列的夏克-哈特曼传感器、曲率和金字塔传感器、从传感器测量中重建波前，以及限制参考源亮度下限和循环运行速度的噪声和采样限制。
Core questions
- 波前传感器测量光的什么特性？
- 夏克-哈特曼传感器如何工作？
- 曲率传感器和金字塔传感器与它有何不同？
- 什么限制了波前传感的灵敏度和速度？
Key theories
- 夏克-哈特曼传感
- 微透镜阵列对瞳孔进行采样，形成一个光斑网格，光斑的位移测量局部波前斜率，并由此重建完整的波前。
- 曲率和金字塔传感器
- 曲率传感器通过散焦图像中的强度差异推断波前，而金字塔传感器则通过分割焦平面来提高灵敏度，每种传感器都适用于不同的情况。
- 波前重建
- 斜率或曲率测量通常通过矩阵方法结合起来，以Zernike模式等基函数估计波前，以便校正器应用。
Clinical relevance
波前传感是自适应光学的感知阶段，它决定了导星的亮度下限以及大气测量的精度。同样的传感器也用于校准和测试望远镜光学器件，并应用于眼科等领域。
History
用于光学图形的哈特曼测试被沙克（Shack）改进为带有微透镜阵列的传感器，并以他们的名字命名，成为自适应光学领域的标准波前传感器。罗迪埃（Roddier）引入的曲率传感和后来的金字塔传感器扩展了可用的技术。
Key figures
- Johannes Hartmann
- Roland Shack
- Francois Roddier
Related topics
Seminal works
- hardy1998
- roddier1999
Frequently asked questions
- 波前传感器实际检测什么？
- 大多数传感器不是直接测量波前高度，而是测量其在望远镜瞳孔上的局部倾斜或曲率。例如，夏克-哈特曼传感器使用一个微小透镜网格，每个聚焦光斑的位移揭示了波前在该瞳孔部分的斜率。
- 为什么波前传感需要明亮的参考源？
- 传感器必须每秒测量波前数百次，以跟上大气的变化，因此每次测量只能短暂地收集光线。微弱的光源提供的光子太少，无法进行准确测量，这就是为什么需要明亮的天然或人造激光导星。