光(guāng)束傳輸(shū)中(zhōng)的“波(bō)前"通常指等相(xiāng)位麵的幾何位形(xíng)，“波前畸(jī)變"則指(zhǐ)的(dí)是(shì)該(gāi)幾何位形(xíng)與(yǔ)高斯(sī)光束波前(qián)麵型的差(chà)異。而波前位相畸變則指(zhǐ)在(zài)傳(chuán)輸橫(héng)截(jié)麵(miàn)上(shàng)的(dí)位(wèi)相分布(bù)與理想(xiǎng)高(gāo)斯光(guāng)束截麵位(wèi)相(xiāng)分(fēn)布的差(chà)異；大(dà)多數時(shí)候這兩(liǎng)個(gè)概念(niàn)可(kě)以(yǐ)等(děng)效(xiào)使用。通(tōng)常而言，波(bō)前位(wèi)相(xiāng)偏(piān)離理(lǐ)想(xiǎng)光束(shù)會(huì)導致(zhì)發散角變大，聚焦性能(néng)變差，成像(xiàng)質(zhì)量(liáng)變差等(děng)。如(rú)果準確地知道(dào)光在(zài)某個(gè)截麵上(shàng)的(dí)振幅(fú)和(hé)位相分布，那麼光(guāng)在之前(qián)，之(zhī)後的傳(chuán)輸特性均嚴(yán)格(gé)可知，所以在激(jī)光研(yán)究和應用中，對波(bō)前(qián)位(wèi)相(xiāng)進行(háng)測量是一種(zhǒng)完(wán)整地(dì)評估(gū)光束質(zhì)量(liáng)的方法；而常(cháng)規(guī)的(dí)光(guāng)斑分(fēn)布(bù)測量(liáng)，發散角測(cè)量，M2 測量則(zé)隻(zhī)能(néng)給出(chū)部分的信(xìn)息。

波(bō)前(qián)位相(xiāng)測(cè)試可用(yòng)如下場合：• 激光研發製造：M2 類(lèi)測試(shì)僅能提示激光(guāng)器(qì)的傳輸性(xìng)能(néng)是“好"還(huán)是“不好(hǎo)"，而波前位相信(xìn)息可(kě)反(fǎn)映(yìng)激光束(shù)像差成(chéng)份(fèn)，從而探(tàn)究(jiū)激(jī)光器光束(shù)質量不佳的(dí)原(yuán)因(yīn)，為優(yōu)化和調整(zhěng)指(zhǐ)明(míng)方(fāng)向(xiàng)；• 波(bō)前(qián)位相矯(jiǎo)正：通(tōng)過測(cè)量波前位(wèi)相(xiāng)，采(cǎi)用(yòng)自適應光學(xué)等(děng)方(fāng)法(fǎ)對(duì)畸(jī)變(biàn)進行實時矯正(zhèng)，從而(ér)得到(dào)最佳(jiā)的效(xiào)果，如最小的(dí)可聚焦光斑，清(qīng)晰的成(chéng)像(xiàng)等；• 光場(cháng)控製與(yǔ)特殊波前(qián)：某些實(shí)驗需要對激(jī)光(guāng)器的波前(qián)位相(xiāng)進行人(rén)為的(dí)設(shè)定(dìng)，如渦旋(xuán)光，貝塞爾(ěr)光束等；這些特(tè)殊位相(xiāng)分(fēn)布可(kě)直(zhí)接(jiē)測(cè)量；• 特殊(shū)激(jī)光(guāng)器(qì)測試：如單發(fā)激光(guāng)器(qì) M2 測試(shì)等；• 成(chéng)像係統和光學元件測試：通過光源(yuán)經過(guò)鏡頭 / 元件後的波(bō)前(qián)，直接(jiē)測量傳遞函數，像差，鏡(jìng)麵麵型等(děng)光學設計中(zhōng)的(dí)重要(yào)參數(shù)性(xìng)能；• 位相成像：如表麵(miàn)起(qǐ)伏(fú)測(cè)試，相(xiāng)襯顯微等。

波(bō)前(qián)傳感器 SID4簡(jiǎn)介波(bō)前傳(chuán)感(gǎn)器(qì)用於(yú)測(cè)量激光波(bō)前的位相。其測量(liáng)方式是(shì)將激光(guāng)截麵光斑分(fēn)割為若幹(gān)個(gè)小區(qū)域(yù)（取(qǔ)樣），每(měi)個小區(qū)域經(jīng)過特(tè)定的位(wèi)相元(yuán)件，將(jiāng)位(wèi)相信(xìn)息轉(zhuǎn)化成空間信(xìn)息並由成像器件(jiàn)探測；成像器件探(tàn)測到(dào)的圖像(xiàng)經過反(fǎn)演即(jí)可獲得激(jī)光(guāng)傳(chuán)輸(shū)截麵上位(wèi)相(xiāng)的分布。多年以來哈特曼光闌（Shack Hartmann Mask）被(bèi)廣泛用於波前(qián)傳感(gǎn)，其取樣元件是微透鏡陣列。激光傳(chuán)輸(shū)截麵上(shàng)，在波前傾(qīng)斜的(dí)位置，波(bō)矢(shǐ)方向(xiàng)也會(huì)發生(shēng)變化（波(bō)矢總是(shì)垂(chuí)直於(yú)等(děng)相麵），將導(dǎo)致激光經(jīng)過(guò)微透(tòu)鏡後(hòu)的焦點發生偏(piān)移，其(qí)偏(piān)移量正(zhèng)比(bǐ)於(yú)取樣點位相的空(kōng)間變(biàn)化(huà)率。這種(zhǒng)波前(qián)傳感方式(shì)的缺(quē)點(diǎn)主要是(shì)：• 成像(xiàng)器(qì)件（CCD）需(xū)要最少(shǎo) 16 個(gè)像素才能計(jì)算焦(jiāo)點的(dí)重心，導致分辨(biàn)率(shuài)（對(duì)位相在空(kōng)間的取樣率(shuài)）有限；• 微透鏡有(yǒu)色(sè)散(sàn)，對(duì)不(bù)同(tóng)波長(cháng)的(dí)焦距(jù)不同(tóng)，而位相(xiāng)檢(jiǎn)測(cè)要求嚴(yán)格(gé)地測量焦點位置，故一(yī)台傳感器隻適合很小的(dí)波(bō)長(cháng)範圍(wéi)，且不適合(hé)寬帶(dài)寬激(jī)光(guāng)（如(rú)超寬脈衝激光）；• 對於畸(jī)變較(jiào)大 / 波(bō)前曲(qū)率較大的(dí)光(guāng)束(shù)，焦斑可能(néng)躍出成(chéng)像(xiàng)器(qì)件(jiàn)上的(dí)限(xiàn)定(dìng)範圍，導(dǎo)致(zhì)無(wú)法測(cè)量；同(tóng)理，也(yě)不適合傾(qīng)斜(xié)波(bō)前（斜(xié)入射(shè)）測量。法(fǎ)國PHASICS公(gōng)司(sī)推出(chū)的四(sì)波(bō)剪(jiǎn)切幹涉(shè)波前傳感(gǎn)器(qì)，采(cǎi)用(yòng)二維(wéi)位(wèi)相光(guāng)柵取(qǔ)代微透鏡陣(zhèn)列，利(lì)用一(yī)階幹涉信(xìn)號的傅裏(lǐ)葉變換復(fù)原波前(qián)位相，將(jiāng)波前傳感的性(xìng)能(néng)提升到新的(dí)高(gāo)度：• 高空(kōng)間分辨率(shuài)，可達(dá) 852×720（哈(hā)特曼光闌(lán)通(tōng)常 <100×100）；• 高(gāo)動(dòng)態(tài)範(fàn)圍可(kě)達 500μm，可(kě)直接測量球麵波，可(kě)在(zài)光束(shù)任意角(jiǎo)度(dù)，任意位(wèi)置(zhì)測(cè)量(liáng)；• 無色(sè)散，響應波長範(fàn)圍隻取(qǔ)決(jué)於相機，可(kě)測(cè)量寬帶(dài)光(guāng)源(yuán)，空(kōng)間(jiān)啁啾(jiū)光(guāng)源；• 對近場強度(dù)分布(bù)不(bù)敏感；• 單次測量(liáng)可同時獲得(dé)位相(xiāng)和振(zhèn)幅(fú)分(fēn)布(bù)；通過(guò)嚴(yán)格的數學(xué)，單次測(cè)量可獲(huò)得(dé) M2，像差係數，發散(sàn)角，焦(jiāo)斑及焦(jiāo)深等*信(xìn)息；• 可(kě)達(dá) 10nm（λ/63 @ 632.8nm）位(wèi)相精度(dù)，1nm 位相分辨(biàn)率。

PHASICS 公(gōng)司提供(gōng) SID4 係列(liè)波(bō)前傳感器(qì)，覆(fù)蓋紫外(wài) ~ 中(zhōng)遠(yuǎn)紅外波段，主(zhǔ)要應用(yòng)包括(kuò)：

 • 激光：激光(guāng)光束質(zhì)量(liáng)測量，自適(shì)應光學，激光係統準直，氣(qì)體與(yǔ)等(děng)離子體(tǐ)密(mì)度測量；

• 光(guāng)學(xué)計量(liáng)：鏡(jìng)頭(tóu)與鏡(jìng)頭(tóu)組檢測，光學係(xì)統(tǒng)準直，表麵麵(miàn)型(xíng)分析，廣(guǎng)角視場鏡(jìng)頭(tóu)檢(jiǎn)測，濾光片(piàn)及偏(piān)振(zhèn)片(piàn)表(biǎo)征(zhēng)，特種波長光(guāng)學元件表(biǎo)征(zhēng)，超(chāo)表麵及超透鏡測量，外(wài)場 / 真空(kōng)等環(huán)境(jìng)波(bō)前(qián)計(jì)量(liáng)；

 • 定量相位成像：細胞學，組織(zhī)學(xué)；

 • 微納材料檢測：表麵(miàn)拓(tuò)撲(pū)及(jí)斷層(céng)掃描，光波導結構(gòu)及(jí)折射(shè)率(shuài)分析，激(jī)光損傷閾值(zhí)測量(liáng)，納米結構與光(guāng)熱(rè)

SID4 用於(yú)激光(guāng)測(cè)量