由焦面附近光强分布实现波前重构

介绍了一种由光束在焦面附近几个面上的强度分布重构出光束近场波前的方法。把波前重构问题作为一个非线性优化问题,利用光束口径区域内的正交多项式模拟光束波前相位分布,通过优化多项式各项的系数,使对应的波前分布在焦面附近相应的几个面上的强度分布与已知强度分布的偏差最小,即认为由此时的多项式系数决定的近场波前代表了真实的光束波前。针对方光束口径,利用Legendre多项式模拟光束波前分布,利用共轭梯度算法对多项式系数进行了优化计算;优化过程分为几步进行以减少计算时间。重构得到的波前分布与参考波前分布符合得很好。     

基于GPU的液晶自适应光学波前重构计算

利用GPU进行液晶自适应光学波前重构的加速计算.介绍了液晶自适应光学的Zernike模式波前重构算法,详细论述了GPU的通用架构和GPU实现波前重构的方法,给出了GPU与CPU的实验对比结果.结果表明,GPU计算波前重构不但可以准确无误地计算出液晶波前校正器的灰度级分布,计算速度更是传统CPU波前计算的几十倍.     

光学相关论题 自适应光学

O431.92006054786两种提高扩展信标波前探测信噪比的方法=Two kinds ofmethods for increasing wavefront detection SNR based onextended-beacon[刊,中]/毛珩(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系.北京(100081)),赵达尊…//北京理工大学学报.—2006,26(5).—438-441为了空对地观测相机在工作时达到接近衍射极限的高分辨率成像,采用扩展信标和相应的H-S波前传感器探测成像系统入瞳面上的波前畸变,以实现动态补偿。在这种波前探测、重构的模式下,推导和分析了波前探测系统焦面上子孔径图像信噪比的估算公式。根据模拟实际的一组参数…     

光学相关论题 自适应光学

O439 2006065480自适应光学系统光学部分的计算机模拟=Simulation of optical parts in an adaptive optical system[刊,中]/李俊(华中科技大学光电子工程系．湖北,武汉(430074)),陈海清…//光电子·激光．—2006．17(6)．—669-672利用相位屏(PS)方法通过软件模拟大气湍流,研究了自适应光学(AO)系统中哈特曼-夏克(H-S)波前传感器的计算机模拟技术。使用基于Zernike多项式的模式法重构波前,验证了模拟方法的可行性,完成了AO系统光学部分的计算机模拟。图1表3参5(严寒)     

基于衍射光栅曲率波前传感器的实时波前重构研究

自适应光学系统要求波前传感器能实现动态实时测量,曲率波前传感技术符合这一发展要求。一种新型的基于扭曲衍射光栅的曲率波前传感器在探测装置的实现方法方面具有较大优势,其波前重构已应用于光学度量。根据衍射光学理论,对其探测信号进行数值模拟,并利用Neumann边界条件的Green函数法对其波前重构进行数值模拟。结果表明：Green函数法归结为2矩阵相乘,计算速度快,达到实时重构要求; Green函数法对阶数不高的Zernike多项式重构效果较好;影响重构误差的主要因素是光强梯度的边界噪声。     

差分五棱镜扫描法在波前检测中的应用

为了实现高精度大口径平行光管波前检测,评价平行光管出射波前质量,提出了采用差分五棱镜扫描波前检测方法检测平行光管.该方法为五棱镜扫描法的优化方法,通过测量波前斜率的改变得到波前曲率的信息来重构波前,从而消除由于五棱镜扫描法波前检测中质心标定不准确而引入的倾斜和离焦的误差量.通过搭建差分五棱镜扫描法波前检测系统验证了此方法的可行性,并给出差分五棱镜扫描法误差分析说明此方法可靠性.误差分析表明,该方法检测精度可以达到10.54 nm;实验结果表明,该方法相比于五棱镜扫描法分别在波面峰谷值(PV)和均方根值(RMS)的重复性精度上提高了74.41%和125.81%.该方法基本满足平行光管波前检测精度高、稳定性好的要求,可以客观准确地评价平行光管出射波前质量.     

高阶截断误差的斜率和曲率混合型波前重构算法

研究了斜率和曲率混合型区域波前重构算法,提出了通过减小重构方程的截断误差来提高波前重构精度。利用泰勒展开推导了波前值、波前斜率和曲率值三者间的数学关系,得到了截断误差为相邻两波前测量点间距五次方的重构方程。将该方程用于波前重构中,提出了一种新的斜率和曲率混合型波前重构算法。通过重构仿真对比了该混合型算法与现有混合型算法的波前重构误差。结果表明,在忽略测量噪声的情况下,提出的算法将相对重构误差降低了约两个数量级;在考虑测量噪声的情况下,提出的算法在对高阶像差的重构时,具有更小的相对重构误差。提出的高阶截断误差的混合型波前重构算法较现有的混合型算法需要的计算量更小,更利于实时波前重构。     

光束质量对闪烁和流速测量的影响分析

给出了用发光二极管测量闪烁和流速光源远场理想特性的表达式.波前扭曲可以分解成波前倾斜和曲率改变两部分来处理.波前倾斜和离轴接收信号的情况相当，对测量结果影响不大.当波前曲率半径不等于到光源的距离时，对流速和闪烁强度测量都会带来不能忽略的误差，路径加权函数的对称特性也会改变.最后给出的流速测量的实验结果和理论计算是一致的.     

自适应光学

O439 2004064496 用脉动阵列实现实时波前复原处理=Implementing realtime wave-front reconstruction on a systolic array[刊,中]/王彩霞(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),李梅…∥光电工程.—2004,31(3).—1-3,15 根据波前复原算法的特点,提出了用脉动阵列实现基于FPGA的实时波前复原处理方法,采用流水和并行处理技术,提高系统的吞吐率,极大地提高了运算速度。该方法实时性强,模块化程度高。图5参4(杨妹清)     

横向剪切干涉的波前重构新方法

 在常规横向剪切干涉仪的基础上,利用波前周期延拓的假设,基于小波变换的方法实现了波前重构。这种波前复原实现了光滑波前的快速重构,并且能够较好地快速重构非模式波前。数值模拟表明,该方法对波前复原的精度优于常规多项式拟合方法。利用该方法在不均匀介质对波前的扰动的测量重构表明,重构波前比常规多项式拟合重构波前合理。     

光学工艺 光学加工工艺与设备

TQ171.652006010749应力盘智能控制盘面面形的表征方法及检测技术的研究=Method for representing the surface and testing technol-ogy of stressed-lapin CMACcontroller[刊,中]/范斌(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),杨力…∥光学技术.—2005,31(5).—751-753,757分析了CMAC神经网络应力盘智能控制中面形表征及检测的特点,提出了以Zernike多项式系数用于表征应力盘盘面面形的方法。以微位移阵列传感器检测得到的原始数据经插值拟合重构出盘面面型数据,再经Gram-Schi mdt正交化后拟合出的Zernike多项式的系数,以此作为CM…     

光强非均匀分布对波前曲率传感器的影响

为了将波前曲率传感器用于涉及激光波前的领域,理论分析了非均匀光强入射条件下的曲率传感器测量信号。用菲涅耳衍射公式,数值计算了相位分布为前10阶泽尼克多项式,光强为高斯分布和正态随机分布闪烁的曲率传感器信号,并和相同相位分布,光强均匀情况下的传感器信号比较。分析表明光强非均匀分布给波前曲率传感器测量信号带来了一定的误差。光强高斯分布对散焦相差的曲率信号影响较大,信号百分比误差达到25%,对其他相差的曲率信号影响很小;对于有正态随机分布闪烁的光强分布,信号百分比误差与正态随机分布的均方差成线性关系。在一定条件下,波前曲率传感器也能够用于光强非均匀分布的领域。     

光学测试 光学系统测试与设备

TH703 2006043577一种大型望远系统波前检测的方法=A wave-front meas-uring methodfor large scale telescope system[刊,中]/张维(四川大学光电科学技术系.四川,成都(610064)) ,曹益平∥强激光与粒子束.—2006 ,18(2) .—205-209在对传统S-H波前检测方法进行改进的基础上,设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束,实现依次扫描各子孔径;并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。理论分析证明了由五角棱镜的制造误差和运动误差引起的波前倾斜误差在微变情…     

光学相关论题 自适应光学

O439∥TN206 2007054987基于主动条纹偏折术的透明相位物体波前测量方法=Wavefront measurement for transparent object by activedeflectometry[刊,中]/刘元坤(四川大学光电科学技术系.四川,成都(610064)) ,苏显渝…//中国激光.? 2007 ,34(4) .? 515-518采用主动条纹偏折和相移技术提出一种新的相位物体波前测量方法。在已标定的摄像机系统中,通过相移和移动条纹显示屏可精确测量相位物体引起的成像光线偏折,从光线偏折分布中提取波前梯度分布,进而计算出待测波前分布。在液晶显示屏上分别显示水平和垂直两个方向的正弦灰度调制条纹图,…     

环形区域上Zernike模式法波前重构

 针对激光技术领域常见的环形激光光束,利用圆域Zernike多项式和环域Zernike多项式进行模式法波前重构,结果显示,如果环形激光光束波前相位畸变主要由低空间频率成分组成,则可以直接利用圆域Zernike多项式进行波前重构;如果环形激光光束波前相位畸变含有较多的高阶频率成分,则利用环域Zernike多项式进行波前重构。     

曲率波前传感器探测高斯光束时的信号误差

曲率波前传感器已被用于天文自适应光学和光学度量等领域。在这些领域使用时都假设入射波前光强均匀,但这种假设与曲率传感技术的基本原理不一致。利用傅里叶光学理论,给出了光强不均匀情况下曲率波前传感器的曲率信号解析式,并利用光强均匀和不均匀情况下的信号表达式对探测高斯光束时的信号误差进行了数值分析。结果表明：曲率波前传感器探测高斯光束时存在一定误差,相位分布为4阶Zernike多项式时,误差最大,且阶数越高,误差越小;分区平均曲率信号误差较小,一般在10％以下。     

受大气湍流影响的光学波前模拟方法研究

介绍了模拟自适应光学系统中受大气湍流影响的光学波前的四种方法，即基于Zernike多项式的K—L函数展开法、小波法、Fourier法以及ARMA法。分析比较了四种方法模拟精度和速度。结果表明，前两种方法不论是精度还是速度上都比较好，更适合湍流波前的模拟。     

稀疏子孔径区域内正交多项式重构波前

提出了基于稀疏子孔径正交多项式的拼接算法.该算法采用Mathematica9.0对圆域Zernike多项式进行Gram-Schimdt正交化,构造出稀疏子孔径区域内的标准正交多项式——Z-sparse多项式,并采用该正交多项式进行稀疏子孔径区域波前数据的拟合.实验表明:根据算法重构与直接检测的全孔径波前残差PV=0.071 9λ,RMS=0.007 4λ.该算法可对所提取的七个子孔径波前像差数据进行有效的拼接.     

一种基于Zernike多项式的波前探测和重构方法

运用Ｎｏｌｌ建议的Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式形式表征大气扰动的波面，求出由两个离焦面上的光强分决定的Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式的前ｎ项在特定的探测器上的响应矩阵Ｒ。由Ｒ和输入的随机波面在两个离焦面上的光强分布，可方便地求出其Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式的系数，从而实现了波前的探测和重构。采用光线追迹的变方法，用计算机模拟验证了这种方法的原理和可行性。     

星间光通信系统中多样化波前畸变的小波重构

用小波变换方法对星间光通信中的多样化波前畸变进行重构,并分析了小波重构方法的两项参考指标:重构精度和重构算法复杂度。基于对这两项指标的综合考虑,提出一种最优小波基函数的选取方法。仿真数据表明,利用最优小波基函数选取方法对波前畸变进行重构,较之传统的Zernike多项式拟合方法,具有重构精度高且计算量小的特点。