本文介紹如何使用Optocraft的Shack-Hartmann波前傳感器SHSLab（WFS），進行光纖光源的準直，並在此基礎上搭建克卜勒望遠鏡系統。此外，還討論了空間濾波對克卜勒望遠鏡像質的影響。涉及的原理不僅適用於本例，還適用於其它許多光學對準應用。
測試光路中，我們使用波長625nm的光纖耦合LED。
將光纖末端和Shack-Hartmann波前傳感器安裝在光學平臺上的導軌上。WFS探測光纖發出的球面波。在這種情況下，WFS測量到的波前曲率半徑等於WFS的光纖末端和微透鏡平面之間的距離。因此，它可用於對準光纖末端的正確軸向位置。
在光纖的前面放置一個準直透鏡（焦距f= 60mm）。通過使波前傾斜α最小，橫向對準透鏡。α與透鏡和光纖末端之間的橫向偏離Δx直接相關：Δx= f∙tanα。
通過使波前的光焦度最小，在軸向上對準透鏡。球光焦度Dsp與軸向偏移量Δz=f2/z'= f2/(1/Dsp-f)≈Dspf2直接相關。
使用一個相對簡單的定心臺進行準直透鏡的x-y對準，就能將傾斜度降低到0.007mrad。通過在軌道上沿z方向移動透鏡，可以使光束準直並獲得RWF≥110m的波前曲率半徑。
現在，搭建一個克卜勒望遠鏡，它由兩個焦距40mm的透鏡組成。將第一個透鏡安裝在WFS前方約40mm處，將第二個鏡頭最初安裝在第一個透鏡前方約80mm處。在這種大致預對準的狀態下，波前的傾斜為0.5mrad，曲率半徑為0.85m。同樣通過使透過望遠鏡的波前的傾斜與光焦度最小，在橫向和軸向上對準克卜勒望遠鏡的透鏡。
這樣，我們可以快速搭建克卜勒望遠鏡無焦系統並將其精確對準。減去由於殘留偏差引起的傾斜和散焦後，準直透鏡和克卜勒望遠鏡組成的光路，其「校正後」的波前rms為0.027μm（在5mm出瞳直徑上）。對應的Strehl比為0.92，即光路接近衍射極限。
上述情況下，由準直透鏡對光纖發出的光進行準直，考察其波前傾斜和光焦度的敏感度。為了評估穩定性，連續記錄5分鐘波前數據，並計算時間信號的標準偏差（如下圖所示）：σTilt =0.2μrad; σD = 0.06mdpt。
使用前文提到的橫向位移與傾斜、以及軸向位移和光焦度之間的關係，得出聚焦位置測量的理論靈敏度，橫向約為12 nm，軸向約為220 nm（對於焦距 f = 60mm的準直透鏡）。
在實驗的第二部分中，我們將相位板（具有特定表面像差的光學窗口）放置在望遠鏡的物平面作為測試物。WFS現在測量準直透鏡、克卜勒望遠鏡和相位板的像差。
通過測量不帶相位板的系統作為參考，可以減去系統的像差（點參考），以獲得僅攜帶相位板像差的波前。
許多應用利用空間濾波方法來減少波像差。為了演示空間濾波對透射波前的影響，我們在克卜勒望遠鏡的傅立葉面上插入一個直徑為100μm的針孔，從而對相位板產生的波進行低通濾波（針孔必須在x-，y-和z-方向通過使波前rms最小來對準）。該針孔的影響很小，校正後的波前rms從0.1μm減小到0.09μm。因此，用50μm的針孔代替100μm的針孔，校正後的波前rms明顯減小至0.06μm。用30μm的針孔代替50μm的針孔，校正後的波前rms進一步減小到0.02μm。下圖所示的PSF是根據校正後的波前與40mm焦距的望遠鏡透鏡的光焦度計算得出的。
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