El frente de onda y su representación con polinomios de Zernike

Resumen

Se presenta una revisión del concepto frente de onda a partir del principio de Fermat, primero de forma general y luego para la pupila de salida de un sistema óptico formador de imagen. en la pupila de salida se definen el frente de onda de referencia y el frente de onda real, y la diferencia entre estos dos define la aberración de frente de onda. Luego, se representan matemáticamente el frente de onda y la aberración de frente de onda. en principio se emplea el sistema de coordenadas cartesiano para describir el polinomio de aberración en su forma general y discutir el significado de los primeros términos (aberraciones primarias), después se pasa al sistema de coordenadas polar. en dicha representación los términos de aberración tienen una forma matemática más simple y resulta ideal para describir el frente de onda sobre una pupila circular. Finalmente, adicionando algunos términos de compensación a las expresiones matemáticas en la representación polar con el fin de minimizar el efecto de las aberraciones en la imagen final, se llega a los polinomios de Zernike. se explica el uso de los coeficientes de Zernike y se presenta un ejemplo del frente de onda obtenido con un aberrómetro experimental tipo Hartmann-shack cuando se emplea un modelo físico del ojo humano.