COMPRENDRE mesure de surface d ' onde
COMPRENDRE LA MESURE DE SURFACE D ' ONDE PAR SHACK-HARTMANN
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Vincent MICHAU *, Thierry FUSCO
DOTA, ONERA, Université Paris-Saclay, 91120, Palaiseau, France * vincent. michau @ onera. fr
Le Shack-Hartmann est un analyseur largement utilisé en optique adaptative et en métrologie. La mesure repose sur un réseau de microlentilles qui échantillonne la surface d’ onde. Les images obtenues permettent d’ accéder aux pentes locales, puis, après reconstruction, à la surface d’ onde elle-même. Après avoir rappelé son principe, le traitement des données et la reconstruction de la surface d ' onde sont abordés en soulignant les avantages et les limites de ce dispositif. https:// doi. org / 10.1051 / photon / 2025313338
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Le test Hartmann a été inventé pour caractériser les grandes optiques au début du vingtième siècle. Dans ce dispositif, un masque percé de trous est associé à une plaque photographique placée à distance pour mesurer les directions des rayons matérialisés par les trous et remonter aux aberrations du système optique. En 1971, Shack a proposé de remplacer le masque par une matrice compacte de microlentilles, corrigeant ainsi les deux défauts majeurs du test de Hartmann, sa faible efficacité lumineuse et le mauvais échantillonnage spatial de la surface d’ onde [ 1 ].
Le principe de l’ analyseur de Shack-Hartmann est présenté sur la Figure 1. Une onde optique incidente sur un réseau de microlentilles forme des tâches lumineuses enregistrées sur un détecteur matriciel( un CCD sur la figure). La mesure du déplacement des tâches donne accès aux gradients de la surface d’ onde à l’ échelle de la sous-pupille définie par la microlentille. Le motif de la matrice de microlentilles est généralement un réseau régulier de carrés ou d ' hexagones. Le domaine de linéarité de la mesure est ajustable avec la distance focale.
Le Shack-Hartmann fait partie d’ une famille d’ analyseurs dont le fonctionnement peut être décrit en s’ appuyant sur l’ approximation de l’ optique géométrique. Il donne accès aux aberrations exprimées en chemin optique avec une source temporellement incohérente. Si la source est résolue, la surface d’ onde obtenue à partir des déplacements des tâches est une moyenne sur les directions définies par l’ objet, pondérée par le flux issu de chaque élément de résolution. Dans le cas d’ une scène infiniment étendue, la mesure des aberrations d’ un système optique est encore possible avec l’ ajout d’ un diaphragme de
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