夏克-哈特曼波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分,其检测精度直接影响着整个系统的性能。数值模拟技术具有成本低、易于实现等优点,因此,采用数值模拟技术建立了夏克-哈特曼波前传感器的仿真平台,并对其进行了测试。测试结果表明,该仿真平台能很好地表征湍流相位的统计特征,并根据自适应光学系统的工作环境优选光斑定位算法及参数,同时处理特殊情况(如子孔径缺光),以保证波前复原的准确性。此外,该仿真平台可以分析不同畸变波前和噪声水平下的光斑定位误差和波前复原误差,为进一步研究和优化自适应光学系统参数以及提高整个系统的检测精度和性能提供了一个非常有用的工具。

为了提高惯性约束聚变(ICF)系统中的焦斑质量，达到靶面辐照均匀性的苛刻要求，系统需要采用束匀滑技术。由于连续相位板(CPP)能灵活控制焦斑形状，且衍射效率高等自身特点，得到了极大推荐。在实际使用过程中，由于光学系统中的多种因素可能造成激光束波前畸变，这将影响连续相位板的匀滑效果。建立了全频段波前畸变激光束的传输与远场的关系，给出了86%的能量焦斑尺寸与低频波前畸变峰谷值和连续相位板面形峰谷值比值的关系，以及86%能量焦斑尺寸与低频畸变波前的均方根梯度值的关系。根据该关系，可以找到波前控制的范围。

根据实际光学元件的畸变波前建立了畸变波前模型,分析了位相均方根梯度计算过程中,三种波前数据处理方式的各自特点及优劣,并得出最佳处理方式,即对波前边缘增添零采样点、加汉宁窗处理、傅里叶变换、低通滤波、傅里叶逆变换、乘上逆汉宁窗,最后截取原始长度的数据.讨论了畸变波前边缘增添零采样点的个数、波前口径、波前抽样间距与均方根误差之间的相互关系.计算证明,对于口径为300 mm×300 mm、抽样间隔为0.5 mm的随机波前,当取截止频率为33 mm^-1、初始波前两边分别添14个点即波前尺寸扩大7 mm长时,其均方根误差最小,此时该值为 0.008 λ,恢复的波前最理想,计算所得的位相均方根梯度也最合理.

将两块液晶电视(LCTV)通过中继成像方式级联,一块用于模拟小尺度畸变波前,另一块用于控制和衰减前面的小尺度畸变,通过环路径向剪切干涉(CRSI)装置对畸变波前的控制结果进行检测,从实验上实现了LCTV对激光光束小尺度波前畸变的控制.从理论上对实验原理进行了分析,给出了补偿后波前存在剩余波前起伏的合理解释.

分析了液晶电视(LCTV)的位相调制特性,采用将液晶电视和能产生台阶波前畸变的位相物体同时置于环路径向剪切干涉(CRSI)装置入射光路中的方法,在液晶电视屏上输入可产生畸变波前对应的互补波前的灰度图,实现了台阶结构畸变波前的补偿。

首先简述了激光束波前的功率谱密度(power spectral density, PSD)描述方法,基于光传输模拟计算需要,提出了一种基于PSD的波前恢复算法,并对光束中的高频波前畸变对焦斑光强分布的影响作了初步探讨。