Shack-Hartmann
A Shack-Hartmann , angolul gyakran rövidítve SHWFS-ként a Shack-Hartmann Wave Front Sensor-nak, egy hullámfront-analizátor , amely egy optikai sugár hullámfrontjának (vagy fázisának) deformációjának mérésére szolgáló eszköz . Használata meglehetősen széles, a tükrök jellemzésétől a szemészetig.
Mérési elv
A Shack-Hartmann mikrolencsékből álló mátrixból áll , fényérzékeny szenzor (leggyakrabban CCD kamera ) elé helyezve . Ez a két alkatrész párhuzamos síkokban helyezkedik el.
Amikor egy fénysugár megérkezik, minden mikrolencse fókuszpontot generál az érzékelőn, amelynek helyzete a hullámfront helyi deformációjától függően referenciapozíciója körül változik, ami egy elülső torzulatlan hullámformának felel meg.
Az érzékelő által adott kép tehát olyan foltok mátrixa, amelyek száma megegyezik a mikrolencsék számával. Az egyes foltok eltérése referenciájához képest, amely megadja a hullámfront helyi meredekségét (vagy deriváltját), az eltérések halmaza közvetlenül megadja a hullámfront gradiensét. Az algoritmusok lehetővé teszik a hullámfrontra való visszatérést.
Ha egy hullámfront sík vagy gömb alakú (vagyis egy pontfényforrásból származik), akkor a mikrolencsék egy olyan foltmátrixot generálnak, amelyek távolsága tökéletesen szabályos. Ez a távolság közvetlenül kapcsolódik a hullámfront görbületéhez (amely közvetlenül összefügg a forrástól való távolsággal): minél jobban görbül, annál inkább a foltok helyezkednek el.
Az érzékelő lehetővé teszi a hullámfront mérésének valós időben történő elvégzését. A számítógéphez csatlakoztatva egy számítógépes program megkeresi a képen a foltok helyzetét, kiszámítja azok eltérését a megfelelő referenciaponttól, majd visszamegy a hullámfrontra.
Történelmi
1880-ban Johannes Franz Hartmann német csillagásznak az az ötlete támadt, hogy lyukas lemezt helyezzen el egy Cassegrain típusú távcső elé , és fotótáblára rögzítse (intra vagy extra fókuszsíkban) a csillag által kapott jelet. . Egy ilyen lyuklemez mintát vesz a mért hullámfrontról. A hullámfront viselkedését tehát kis adagokban elemezzük, a lyukak az elemi hullámfrontot hullámfront-részekre bontják. Hartmann idejében dupla deciméterrel végeztek méréseket közvetlenül a fotótáblán.
1970-ben Roland Shack amerikai fizikusnak az az ötlete támadt, hogy a lyuklemezt mikrolencsékre cserélje. A (négyzet alakú) mikrolencsék előnye főleg az, hogy a fényáramot (világosabb foltok) már nem veszítik el, és hogy a „kar karja” pontosabbá válik.
1985-ben az ONERA részt vett a Shack-Hartmann elv fejlesztésében azzal a céllal, hogy nagy felbontású képeket készítsen ( adaptív optika ), valamint javítsa a teljesítménylézerek katonai célú fókuszálását.
Alkalmazások
Metrológia és összehangolás
Adaptív optika
Az adaptív optikában a Shack-Hartmann deformálható tükörrel van kombinálva. Méri a korrigálandó alakváltozásokat, és egy algoritmus ezekből az információkból kiszámítja a tükörnek küldendő parancsot, hogy az korrigálja a deformációt.
Szemészet
A szemészetben a Shack-Hartmann-t az emberi retina in vivo tomográfiájának elvégzésére használják nagy oldalirányú és axiális felbontással, annak érdekében, hogy képeket kapjanak a retina különböző rétegeiről, vagyis "merüljenek a mélységbe". az a szövet, miközben a sejteket egyenként vizualizálja.
Mikrolitográfia
A Shack-Hartmann hullámfront analizátor lehetővé teszi a mikrolitográfiában használt optika rendszeres tesztelését a szilícium ostyák maratásához
A lézerek jellemzése
Ipari
Különböző szereplők osztoznak a Shack-Hartmann piacon. A leghíresebbek:
- (fr) ALPAO
- (en) Képzelje el az optikát
- (en) Metrolux GmbH
- (en) OPTOCRAFT GmbH
- (en) AKA Optika
Megjegyzések és hivatkozások
- (in) Robert Shannon és Roland Shack Legends Applied Optics on Google Books
- Az optikai rendszerek, az optikai alkatrészek és a Google Könyvek rendszereinek kézikönyve
- (in) Klasszikus optika és alkalmazásai a Google Könyvekben
- (en) Nagy dinamikatartományú kalibrálás infravörös Shack-Hartmann hullámfront érzékelőhöz a Google Könyvekben
- Aberráció nélküli törésműtét: News Frontiers in Vision a Google Könyvekben