将Shack-Hartmann波前探测技术应用在扩展干涉仪的波前探测中,可以弥补现有干涉仪技术在特定情况下不能同时满足动态范围大、灵敏度高需求的不足。ShackHartmann波前传感器作为波前探测领域应用最为广泛的波前探测器之一,采用微透镜阵列对波面进行采样,定位各子光斑位置,通过各子光斑的偏移量计算局部的波前斜率,求解得出波前梯度值,实现波前复原。探测光斑位置是斜率计算的首要步骤,其探测的精准与否直接影响着波前探测的准确性,而波面复原的速度也直接关系着波前探测的实时性。然而,传感器的随机噪声和离散采样,不可避免地会对光斑偏移量的估计带来误差,降低斜率测量的准确度,进而影响探测波前的精度。因此,本文的研究目的就是寻求一种高精度大动态范围测量且可以瞬态检测的Shack-Hartmann波前探测技术,以扩展干涉仪的波前测量。本文的主要研究内容如下:首先确定了Shack-Hartmann波前探测技术扩展干涉仪波前探测的具体方案,设计并搭建扩展干涉仪波前探测的系统;接着综合Shack-Hartmann波前传感器中灵敏度与动态范围相互制约的问题,确定了Shack-Hartmann波前传感器参数,提高传感器性能;然后提出了一种改进的相关算法用以提高Shack-Hartmann波前传感器波前探测的精度。根据噪声的一般分布以及从图像暗背景统计的噪声均值与标准差获得阈值参数,从而保留主要光斑区域,分割出有效光斑。利用改进的相关算法对抑噪处理后的图像进行质心探测,精准定位光斑质心位置;最后采用基于GPU快速计算Zernike系数的方法,实现多个线程并发执行,达到瞬态复原波前图像的目的。通过仿真验证,本文提出的光斑质心探测算法其探测精度达到1/20像素,每个光斑质心探测速度达到了6.45μs(光斑半径是大小为3像素的圆,子孔径大小为24×24pixel);本文提出的基于GPU加速波前重构的方法,其波前重构速度达到了10～12ms(1500个子光斑);将Shack-Hartmann波前探测技术用于扩展干涉仪波前探测中,其扩展结果为:当动态范围低于或等于4.7λ时,选择干涉仪进行波前探测,当动态范围高于4.7λ时,选择Shack-Hartmann波前传感器进行波前探测,扩展干涉仪波前探测之后可测的动态范围最高可达到120λ(波长为633nm),其波前探测的灵敏度高于1/50λ。