1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
波前探测是辅助望远镜装调的主要技术手段,针对大口径光学系统内部空间受限的问题,提出一种基于本征模式系数求解失调量的计算机辅助装调方法。相比传统的灵敏度矩阵法,本文方法计算量小,不需要对探测器进行分区处理,简化了波前重构矩阵的构造。通过分析本征模式系数与次镜失调量的关系,建立两者之间的灵敏度矩阵模型,对1 m口径同轴三反望远镜进行装调仿真,在次镜偏心为±0.3 mm、倾斜为±0.2°的失调范围内,两步迭代实现了像差校正,得到的中心视场波前像差均方根值(RMS)均小于λ/14。该研究对未来大口径光学系统的装调工作有很好的实用价值。
激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1211001
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
针对光栅型波前曲率传感器,提出一种基于最大类间方差法和质心法相结合的光斑自动定位提取算法,并进行了实验验证。使用最大类间方差法对原始光强分布图像进行二值化;根据质心坐标对二值化图像进行分割,得到两幅含有单个光斑的二值化图像;分别计算两幅图像的质心坐标,作为原始光强图像中的两个光斑中心,并在原始图像中进行光斑提取。搭建了基于离轴菲涅耳波带片的光栅型波前曲率传感器实验装置,采用上述方法自动提取光斑,采用拉普拉斯算子本征模式法进行波前复原,并与哈特曼波前传感器的测量结果进行了比较。研究结果表明该算法能够自动提取光栅型波前曲率传感器的光斑,定位误差小于4 pixel。
自适应光学 波前曲率传感器 光斑提取 最大类间方差法 质心法 激光与光电子学进展
2019, 56(22): 220101
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山, 063009
针对光栅型波前曲率传感自适应光学中的拉普拉斯算子本征函数实时波前复原方法，分析了光电探测器上的光斑大小和位置偏差，以及本征模式数量对波前复原精度的影响。结果表明：截取的光斑区域大小对波前复原精度有较大的影响，可采用环围能量比进行确定；由于存在其他级次的衍射光，光斑区域位置偏差不仅会引起波前倾斜误差，还会引起其他波前误差；当采用的模式过多时，由有限的分辨率引起的模式耦合会显著影响波前复原精度，可利用模式间的相关系数来估计最佳模式数。
自适应光学 波前曲率传感器 波前复原 拉普拉斯算子本征函数 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 080103
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
提出了一种采用本征函数法求解光强传输方程的相位反演算法。相位可由拉普拉斯算子本征函数展开，各阶本征函数的系数可以由光强沿光轴的微分和本征函数两者的积分得到，由此实现相位恢复。给出了圆形区域和矩形区域拉普拉斯算子本征函数的解析形式，数值模拟了在这两种区域上采用该算法实现相位恢复的过程，结果表明该算法可以很好地实现相位恢复。
相位反演 光强传输方程 波前曲率传感器 拉普拉斯算子 本征函数 光学学报
2011, 31(10): 1001002
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
数值模拟了37单元曲率型自适应光学系统的波前校正过程, 分析了该系统对低阶Zernike像差的校正效果, 结果表明:低阶Zernike像差均能够得到较好的校正。分别对曲率为零和不为零的Zernike像差校正效果进行了对比分析, 结果发现:曲率为零的Zernike像差同样可以被曲率型自适应光学系统校正, 而且效果好于曲率不为零的Zernike像差校正。
自适应光学 波前曲率传感器 曲率型变形镜 波前复原算法 Zernike像差 adaptive optics wavefront curvature sensor curvature deformable mirror reconstruction algorithm of wavefront Zernike aberrations 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2521
国防科技大学 光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
对利用散焦光栅进行波前曲率测量的新方法进行了系统研究,在分析散焦光栅基本原理的基础上,提出了一种新的二元相位结构散焦光栅的设计思想,研制了基于散焦光栅的波前曲率传感器,应用于热容激光器和侧面抽运Nd:YAG热透镜效应的测量。同时设计了可应用于激光束M2因子测量的正交散焦光栅,该方法的主要特点是,可同时测量出光束的9个不同截面的光斑尺寸,能够实现对脉冲激光光束质量的测量。
测量 散焦光栅 波前曲率传感器 光束质量 自适应光学
国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
分析了用光栅型波前曲率传感器测量热透镜焦距的基本原理,针对高功率固体激光器的工作特点,结合实验现象推导了在热透镜效应较强时热透镜焦距变化的计算公式.对半导体二极管(LD)侧面泵浦的百W级Nd:YAG激光棒在泵浦电流为15～25 A时的热透镜焦距值进行了测量,讨论了可能存在的误差.实验现象和理论分析一致,测量的热透镜焦距值与理论值符合得较好.
固体激光器 LD侧面泵浦 热透镜焦距 波前曲率传感器 散焦光栅
国防科技大学光电科学与工程学院, 长沙 410073
研制了一套相位光栅型波前曲率传感器。实验结果表明, 相位型散焦光栅能消除零级衍射光的干扰, 正负一级衍射光的衍射效率达到49%。用相差板引进波前畸变, 进行了波前测量实验。用格林函数算法进行了波前恢复, 并和Veeco检测结果进行了比较。制备的光栅型波前曲率传感器测量结果正确, 峰谷值存在10%的误差, 均方根值存在2%的误差。
自适应光学 波前曲率传感器 相位型散焦光栅 波前测量
国防科技大学光电科学与工程学院, 长沙 410073
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。
自适应光学 激光波前控制 波前曲率传感器 泽尼克多项式相差
