哈特曼-夏克(简称Hartmann-Shack，H-S)波前传感器是一种采用子孔径分割的方法，测量波前平均相位斜率信息，从而间接地测量出整个孔径上波前相位信息的波前探测装置。常用的方形子孔径布局Hartmann—Shack波前传感器在光学检测中探测圆域光束时存在着光能利用率不高，某些边缘子孔径信息丢失，光强不均等问题，影响波前误差的探测和波前恢复。鉴于大多数光学元件和系统都是圆瞳系统，因而设计一种适应圆形光束的Hartmann—Shack波前传感器有利于光学元件的检测。　　 本文分析了光学元件像差在Zernike多项式表述下，像差的主要分布情况。通过仿真和实验对Hartmann-Shack波前传感器的探测性能进行了研究。分为三个步骤：(1)仿真研究了扇形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器的性能，对比了子孔径密度差异不大情况下方形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器的波前重构精度，证实了子孔径密度差异不大情况下，扇形子孔径布局的重构能力优于方形子孔径布局；(2)研究了扇形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器在子孔径分辨率变化情况下探测性能的变化，给出了在光学检测意义下，扇形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器子孔径的最低有效探测数目。(3)通过采用中国科学院光电技术研究所设计的方形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器和扇形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器对光学元件像差的实际测量，证实了仿真结论。　　 本文详细研究了新设计的扇形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器的的探测性能。采用离散化的斜率计算方法，为实际应用提供了各种子孔径布局结构的偏导矩阵。所得结论为将来实际Hartmann—Shack波前传感器的制造提供了借鉴。