Датчик Гартмана на основе многоэлементных амплитудных масок с аподизированными апертурами
Полещук А.Г., Седухин А.Г., Трунов В.И., Максимов В.Г.

Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск,
Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск,
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск

Аннотация:
Представлено теоретическое и экспериментальное исследование датчика Гартмана, служащего для контроля волнового фронта световых пучков и выполненного на основе многоэлементных амплитудных масок с аподизированными апертурами. Проведён сравнительный анализ оптических характеристик амплитудных масок с резко ограниченными круглыми апертурами и полутоновых масок (ПМ) с аподизированными апертурами, формирующими световые пятна на фотосенсоре в виде плавных быстрозатухающих функций. Разработан и исследован метод изготовления хромовых ПМ на основе лазерного термохимического метода записи. Метод включает в себя два основных этапа: экспонирование плёнки хрома сфокусированным лазерным пучком с мощностью, изменяющейся плавно и нелинейно в зависимости от требуемой плотности структуры ПМ, а также проявку плёнки в селективном травителе. Экспериментально изготовлены образцы ПМ, состоящие из 64×64 Гауссовых апертур. Изготовленные ПМ применены в модифицированном датчике Гартмана для контроля формы волнового фронта мощных лазерных систем.

Ключевые слова :
датчик волнового фронта, датчик Гартмана, аподизация, полутоновая лазерная запись.

Литература:

  1. Оптический производственный контроль / под ред. Д. Малакары. – М.: Машиностроение, 1989. – 398 с.
  2. Platt, B. History and principles of Shack-Hartmann wavefront sensing / B. Platt and R. Shack // Journal of Refractive Surgery. – 2001. –Vol. 17.
  3. Фролов, С.А. Влияние пространственных неоднородностей пучков на параметры лазерной петаваттной системы на основе каскадного параметрического усиления / С.А. Фролов, В.И. Трунов, Е.В. Пестряков, В.Е. Ле­щенко // Квантовая электроника. – 2013. – Т. 43. – C. 481-488.
  4. Laude, V. Hartmann wave-front scanner / V. Laude, S. Olivier, C. Dirson and J.-P. Huignard // Optics Letters. – 1999. – Vol. 24. – P. 1796-1798.
  5. Полещук, А.Г. Локализованный сеточный контроль волновых фронтов мощных лазерных систем / А.Г. Полещук, А.Г. Седухин, В.Н. Хомутов, Р.В. Ши­манский, В.И. Трунов, С.А. Фролов // Сборник трудов VII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2012». – СПб., 2012. – С. 430-431.
  6. Pfund, A.J. Dynamic range expansion of a Shack–Hartmann sensor by use of a modified unwrapping algorithm / A.J. Pfund, N. Lindlein and J. Schwider // Optics Letters. – 1998. – Vol. 23. – P. 995-997.
  7. Chernyshov, A. Calibration of a Shack-Hartmann sensor for absolute measurements of wavefronts / A. Chernyshov, U. Sterr, F. Riehle, J. Helmcke and J. Pfund // Applied Optics. – 2005. – Vol. 44. – P. 6419–6425.
  8. Brooks, A.F. Ultra-sensitive wavefront measurement using a Hartmann sensor / A.F. Brooks, T.-L. Kelly, P.J. Veitch and J. Munch // Optics Express. – 2007. – Vol. 15. – P. 10370-10375.
  9. Poteomkin, A. Use of scanning Hartmann sensor for measu­rement of thermal lensing in TGG crystal / A. Poteomkin, N. Andreev, I. Ivanov, E. Khazanov, A. Shaykin, V. Zele­nogorsky // Proceedings of SPIE. – 2003. – Vol. 4970. – P. 10-20.
  10. Goodman, J.W. Introduction to Fourier Optics / J.W. Goodman. – NY: The McGraw-Hill Companies, Inc., 1996. – 441 p.
  11. Седухин, А.Г. Численная оценка интерференционных эффектов в датчиках волнового фронта Шака–Гартмана / А.Г. Седухин // Сборник трудов X Международной конференции «Прикладная оптика –2012». – СПб, 2012. – С. 57-61.
  12. Metev, S. Thermochemical action of laser radiation on thin metal films / S. Metev, S. Savtchenko, K. Stamenov, V. Veiko, G. Kotov, G. Shandibina, // IEEE J. Quant. Electr. – 1981. – V. 17. – P. 2004–2007.
  13. Коронкевич, В.П. Лазерная термохимическая технология синтеза дифракционных оптических элементов в плёнках хрома / В.П. Коронкевич, А.Г. Полещук, Е.Г. Чу­рин, Ю.И. Юрлов // Квантовая электроника. – 1985. – Т. 12. – С. 755-761.
  14. Вейко, В.П. Исследование особенностей многопучковой лазерной термохимической записи дифракционных микроструктур / В.П. Вейко, Д.А. Синев, Е.А. Шахно, А.Г. Полещук, А.Р. Саметов, А.Г. Седухин // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 34, № 4. – С. 562-569.
  15. Полещук, А.Г. Датчик Шака–Гартмана как элемент системы контроля высокомощных лазерных пучков / А.Г. По­лещук, А.Г. Седухин, В.Г. Максимов, В.А. Тартаковский, В.И. Трунов // Сборник трудов Научного конгресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь 2013», Конференция «Сибоптика 2013». – Новосибирск, 2013. – С. 93-97.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20