Shack-Hartmann夏克-哈特曼波前傳感器的發展歷程發表時間：2025-07-10 14:41 波前傳感器的發展歷程是一個伴隨著光學理論進步與技術創新的過程，以下是其主要發展階段：
· 理論奠基階段：1690 年，克里斯蒂安?惠更斯（Christiaan Huygens）在《光論》中首次提出光的波動理論，但當時這一理論與艾薩克?牛頓的光微粒說相悖。直到 19 世紀，托馬斯?楊的雙縫干涉實驗和奧古斯丁?讓?菲涅爾的數學證明，才使光的波動理論被科學界廣泛接受。1851 年，斐索利用干涉裝置進行光速測量實驗，為波動理論提供了進一步支持，斐索干涉儀也成為光學計量的參考標準，為波前傳感器的發展奠定了理論基礎。
· 早期雛形階段：1900 年左右，約翰內斯?弗朗茨?哈特曼（Johannes Franz Hartmann）發明了哈特曼板，用于校正望遠鏡的焦距。哈特曼板是在望遠鏡的光瞳處放置一個多孔陣列，通過記錄星像在焦點前后的圖像，連接孔像圖案之間的線條來測量波前斜率，從而計算出望遠鏡成像的校正量。
· 技術成型階段：1971 年，羅蘭?沙克（Roland Shack）和本?普拉特（Ben Platt）應美國空軍需求，對哈特曼板進行了優化設計，將多孔陣列替換為微透鏡陣列，發明了Shack-Hartmann哈特曼 - 夏克波前傳感器。微透鏡陣列可將光線聚焦，使波前傳感方法效率大幅提高，結合 CCD 相機的出現，該技術變得更快速、易用，適用于天文學等 “低光” 應用場景。
· 廣泛應用階段：從 1974 年開始，哈特曼 - 夏克Shack-Hartmann波前傳感器被用于激光測試。20 世紀 80 年代，其應用范圍進一步擴大，涵蓋自適應光學、角膜輪廓測量、光學系統對準和半導體晶圓表征等領域。1996 年，哈特曼 - 夏克波前傳感器與變形鏡結合，應用于閉環控制，以消除眼睛像差，改善眼底成像。如今，它已成為光學計量和自適應光學中*常用的區域傳感器。
· 新型傳感器涌現階段：1978 年，F.Roddier 提出了曲率波前傳感器的概念，1989 年 N.Roddier 對其進行了計算機仿真，1993 年應用此種傳感器和雙壓電晶體變形鏡實現了閉環實驗。1996 年，拉加佐尼（Ragazzoni）首次提出金字塔波前傳感技術的概念，并指出了其調制和無調制兩種可能的工作模式，2001 年首個紅外波段金字塔波前傳感系統應用于 Calar Alto 天文臺的 3.5 米望遠鏡。2024 年，清華大學成像與智能技術交叉團隊研制出廣域波前計算傳感芯片（WISE），實現了超 1100 角秒（對角線）范圍的大氣湍流實時探測和預測，其感知范圍相比傳統Shack-Hartmann夏克 - 哈特曼波前傳感器提升了近千倍。
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