波前分析仪波前传感器剪切干涉仪 Phasics--瞬渺光电

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随着光波波前探测技术的发展，各种波前传感器应运而生，从测量原理上可以分成两类：一类是根据几何光学原理，测定波前几何象差或面形误差；另一类是基于干涉测量原理，探测波前不同部分的干涉性，来获取波前信息，主要有剪切干涉仪波前传感器和相位获取传感器等。波前传感器用于波前信息探测，光束质量评价，光学元件检测和激光大气通信及人眼像差测量等各个领域，也广泛地应用于自适应光学系统之中。

法国PhasicsSID4系列波前传感器

-----四波横向剪切干涉波前传感器

产品介绍：法国PHASICS 的波前分析仪（上海瞬渺光电代理），基于其波前测量专利——四波横向剪切干涉技术（4-Wave Lateral Shearing Interferometry）。作为夏克-哈特曼技术的改进型，这种独特的专利技术将超高分辨率和超大动态范围完美结合在一起。任何应用下，其都能实现全面、简便、快速的测量。

主要应用领域：

1. 激光光束参数测量：相位（2D/3D），M2，束腰位置，直径，泽尼克/勒让德系数

2. 自适应光学：焦斑优化，光束整形

3. 元器件表面质量分析：表面质量（RMS，PtV，WFE），曲率半径

4. 光学系统质量分析：MTF, PSF, EFL, 泽尼克系数, 光学镜头/系统质量控制

5. 热成像分析，等离子体特征分析

6. 生物应用：蛋白质等组织定量相位成像

产品特点：

1. 高分辨率：最多采样点可达120000个

2. 可直接测量：消色差设计，测量前无需再次对波长校准

3. 消色差：干涉和衍射对波长相消

4. 高动态范围：高达500μm

5. 防震设计，内部光栅横向剪切干涉，对实验条件要求简单，无需隔震平台也可测试

型号参数：

型号	SID4	SID4-HR	SID4-DWIR	SID4-SWIR	SID4-NIR	SID4-UV
孔径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
分辨率μm	29.6	29.6	68	120 µ	29.6	29.6
采样点	160 × 120	400 × 300	160 × 120	80 × 64	160 × 120	250 × 250
波长	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
动态范围	> 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
灵敏度	< 2 nm RMS	< 2 nm RMS	< 25 nm RMS	<3/1nm RMS	< 11 nm RMS	2 nm RMS
采样频率	> 60 fps	> 10 fps	> 50 fps	25-60 fps	60 fps	30 fps
处理频率	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	250 g	250 g	1.6 kg	300 g	250 g	450 g

四波横向剪切干涉技术背景介绍

Phasics四波横向剪切干涉（上海瞬渺光电代理）：当待测波前经过波前分析仪时，光波通过特制光栅（图1）后得到一个与其自身有一定横向位移的复制光束，此复制光波与待测光波发生干涉，形成横向剪切干涉，两者重合部位出现干涉条纹（图2）。被测波前可能为平面波或者汇聚波，对于平面横向剪切干涉，为被测波前在其自身平面内发生微小位移发生微小位移产生一个复制光波；而对于汇聚横向剪切干涉，复制光波由汇聚波绕其曲率中心转动产生。干涉条纹中包含有原始波前的差分信息，通过特定的分析和定量计算梳理（反傅里叶变换）可以再现原始波前（图3）。

图1.特制光栅图2.几何光学描述波前畸变

图3. 波前相位重构示意图

技术优势

1. 高采样点：

高达400*300个采样点，具备强大的局部畸变测试能力，降低测量不准确性和噪声；同时得到高精度强度分布图。

2. 消色差：

干涉和衍射相结合抵消了波长因子，干涉条纹间距与光栅间距完全相等。适应于不多波长光学测量且不需要重复校准，

3. 可直接测量高动态范围波前：

可见光波段可达500μm的高动态范围；可测试离焦量，大相差，非球面和复曲面等测。

应用方向：

1. 激光光束测量

可以实时测量强度相位（2D/3D）信息，Zernike/Legendre系数，远场，光束参数，光束形状M2等。

2光学测量

Phasics波前传感器可对光学系统和元器件进行透射和反射式测量，专业Kaleo软件可分析PSF,MTF等

光学测量透射式和反射式测量

3.光学整形：

利用Phasics波前传感器检测到精确的波前畸变信息，反馈给波前校正系统以补偿待测波前的畸变，从而得到目标波前相位分布和光束形状。右图上为把一束RMS=1.48λ的会聚光矫正为RMS=0.02λ的准平面波；右图下为把分散焦点光斑矫正为准高斯光束。高频率大气湍流自适应需要配合高频波前分析仪。

4.光学表面测量：

Phasics的SID4软件可以直接测量PtV, RMS, WFE和曲率半径等，可直接进行自我校准，两次测量相位作差等。非常方便应用于平面球面等形貌测量。部分测量光路如右图所示

5.等离子体测量

法国Phasics公司SID4系列等离子体分析仪(Plasma Diagnosis)是一款便携式、高灵敏度、高精度的等离子体分析仪器。该产品可实时检测激光产生的等离子体的电子密度、模式及传播方式。监测等离子体的产生、扩散过程，以及等离子体的品质因数。更好地为客户在喷嘴设计、激光脉冲的照度、气压、均匀性等方面提供优化的数据支持。

附：夏克哈特曼和四波横向剪切干涉波前分析仪对比表

	Phasics剪切干涉	夏克哈特曼	区别
技术	四波侧向剪切干涉	夏克-哈特曼	PHASICS SID4是对夏克-哈特曼技术的改进，投放市场时，已经申请技术专利，全球售出超过500个探测器。
重建方式	傅里叶变换	分区方法（直接数值积分）或模式法（多项式拟合）	夏克-哈特曼波前探测器，以微透镜单元区域的平均值来近似。对于大孔径的透镜单元，可能会增加信号误差，在某些情况，产生严重影响。在分区方法中，边界条件很重要。
光强度	由于采用傅里叶变换方法，测量对强度变化不敏感	由于需要测量焦点位置，测量对强度变化灵敏	关于测量精度，波前测量不依赖于光强度水平
使用、对准方便	界面直观，利用针孔进行对准	安装困难，需要精密的调节台	SID4 产品使用方便
取样（测量点）	SID4-HR达300*400测量点	128*128测量点（微透镜阵列）	SID4-HR具有很高的分辨率。这使得测量结果更可靠，也更稳定
数值孔径	SID4 HR NA：0.5	0.1	SID4-HR动态范围更高
空间分辨率	29.6μm	>100μm	SID4-HR空间分辨率更好
灵敏度	2nmRMS	约λ/100	SID4-HR具有更好的灵敏度

NightN Shack-Hartmann波前分析仪/波前传感器

PHASICS波前分析仪/波前探测器/剪切干涉仪

法国PHASICS公司自主研发的波前传感器是基于四波横向剪切干涉技术。SID4系列波前分析仪相较传统的夏克-哈特曼波前探测器具有高分辨率、消色差、高灵敏度、高动态检测范围、操作简便等独特的优势。为波前像差、波前畸变的检测以及激光光束及波前的测量、分析，眼科虹膜定位波前像差引导等提供了全新的解决方案！

荷兰OKO--波前分析仪/波前传感器/波前测量仪

OKO公司波前传感器/波前分析仪/波前测量仪的原理是基于Shack -Hatmann，现在主要提供四种类型的波前传感器，用户还可以实际需求定制不用微透镜整列或者不同CCD的波前传感器

法国Phasics--高分辨率波前分析仪/波前传感器/剪切干涉仪

法国PHASICS公司自主研发的波前传感器、波前分析仪、波前探测器是基于四波横向剪切干涉技术。SID4系列波前分析仪相较传统的夏克-哈特曼波前探测器具有高分辨率、消色差、高灵敏度、高动态检测范围、操作简便等独特的优势。为波前像差、波前畸变的检测以及激光光束及波前的测量、分析，眼科虹膜定位波前像差引导等提供了全新的解决方案！

Phasics公司Kaleo光学传递函数测量仪

法国 Phasics公司提供Kaleo光学传递函数测量仪，其能提供最完整的透镜特性测试方案，包括离轴MTF和宽波长的波前误差测试。这个系列的MTF测试仪可用于镜头测试，光学表面测试。Kaleo IR 红外透镜的质量控制及测试系统，提供多个红外波长的测试方案。Kaleo MTF for R&D测试仪对于研发的特点是多个波长下进行自动离轴MTF以及波前误差测试。Kaleo i是一款人工晶状体质量控制测试仪。

SID4-SWIR 波前传感器Phasics

SID4 波前传感器Phasics

法国PHASICS公司自主研发的波前传感器是基于四波横向剪切干涉技术。SID4系列波前分析仪相较传统的夏克-哈特曼波前探测器具有高分辨率、消色差、高灵敏度、高动态检测范围、操作简便等独特的优势。

SID4-DWIR 波前传感器Phasics

SID4-HR 波前传感器Phasics

SID4-UV 波前传感器Phasics

phasics SID4 IR-MCT波前传感器

SID4 IR-MCT集成了 Phasics四波横向剪切干涉专利技术和新一代冷却MCT探测系统。这种独特的波前像差分析仪提供了一个非常高分辨率和超高灵敏度，波长范围跨越中波和短波红外范围（从1.2到5.5µµm m）。非常适合微弱光红外光源，如物镜和透镜测试的黑体源或FTIR激光束测量。

SID4-NIR 波前传感器Phasics

SID4 UV-HR 波前传感器Phasics

法国Phasics推出真空环境兼容波前分析仪SID4-V

为满足广大客户在真空环境中对激光光束质量，气流，等离子体密度测量分析，以及光学系统装配的需求。法国phasics推出了新型高精度波前分析仪sid4-v，是目前市场上仅有一款可应用于真空度在10-6 mbar环境中的波前分析仪，广泛应用于高功率激光测试中

Kaleo鱼眼镜头多色离轴测试平台

SID4-Element

SID4-Element Phasics可通过为客户相机搭配一个巧妙的组件来提供相位成像技术。通过搭配使用任何类型的相机，如EMCCD，超快或高灵敏度相机，SID4组件可以使任何环境中任何现象的定量相位成像技术成为可能。该先进装置为物理学和生物学的显微镜研究开辟了道路。由于优化的SID4组件技术，大视场观察小样本的空间分辨率可达到显微镜的极限10μm观察小标本在大视场由于优化SID4元素达到10µm空间分辨率的技术，通过平均配有SID4组件超快相机采集的多幅图，可极大改善活体标本的敏感度。

Kaleo MTF Measurement Station

Phasics innovative solution delivers the most complete lens characterization: off-axis MTF and wavefront error at multiple wavelengths. It benefits from Phasics patented technology to provide accurate results even for large Field of View (FoV). Kaleo MTF

SID4 UV

COST-EFFECTIVE UV WAVEFRONT SENSOR | High resolution (62 500 phase pixels) Very high resolution – 250×250 phase map High sensitivity – 2 nm RMS Affordable solution for UV wavefront measurement Perfectly adapted for UV optics testing, UV

SID4 V Vacuum

Phasics is innovating by proposing the first off-the-shelf vacuum compatible wavefront sensor on the market. The SID4 V is designed to perform wavefront measurements under high vacuum. the wavefront measurement is realized in-situ in the same condition as

SID4 UV

COST-EFFECTIVE UV WAVEFRONT SENSOR | High resolution (62 500 phase pixels)

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