哈特曼原理子口径斜率扫描检测及误差研究 被引量：7

1

作者 赵宪宇 薛栋林 程强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期133-140,共8页

提出了一种基于哈特曼原理子口径斜率扫描再重构波面的检测方式,研究了一种解决大口径光学系统不同俯仰角下的像质评价的方法。该方法无需同等口径标准镜,通过扫描方式获取波面信息。采用光学软件与数学分析软件通过DDE接口连接进行计... 提出了一种基于哈特曼原理子口径斜率扫描再重构波面的检测方式,研究了一种解决大口径光学系统不同俯仰角下的像质评价的方法。该方法无需同等口径标准镜,通过扫描方式获取波面信息。采用光学软件与数学分析软件通过DDE接口连接进行计算机联合仿真的方式进行探究,仿真光学系统采用主镜Φ720 mm,次镜Φ100 mm的卡塞-格林系统来验证该方法的可行性,利用随机误差注入及多次扫描平均的方法进行了该检测方式中重构波面精度的研究;系统探究了光斑中心提取误差、子口径定位误差、子口径倾斜误差对于该检测方法重构波面精度的影响。给出了该方法仿真结果与光学软件仿真结果的对比,并获取了误差注入时各误差与重构波面精度的物理模型。 展开更多

关键词 波面检测 哈特曼原理 大口径光学系统 斜率扫描

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基于子孔径波前振幅调制的斜率和曲率信号提取算法 被引量：2

2

作者 王晓鹏 刘克 李艳秋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期183-189,共7页

斜率和曲率混合型波前传感技术将子孔径内波前的一阶和二阶导数信息全部利用起来,能够实现高阶像差的精密测量,是区域型波前传感技术的一个重要发展方向。在利用子孔径波前振幅调制的斜率和曲率混合型波前传感器的基础上,提出了一种基... 斜率和曲率混合型波前传感技术将子孔径内波前的一阶和二阶导数信息全部利用起来,能够实现高阶像差的精密测量,是区域型波前传感技术的一个重要发展方向。在利用子孔径波前振幅调制的斜率和曲率混合型波前传感器的基础上,提出了一种基于质心探测的斜率和曲率信号提取算法,实现各个子孔径内待测波前斜率、拉普拉斯曲率以及扭转曲率的直接测量。仿真结果表明,在理想条件下,单一子孔径内斜率和曲率信号的检测精度均在0.02λ(λ=632.8 nm)以内;噪声水平小于10%时,斜率和曲率信号的检测精度均在0.08λ以内。该算法具有较高的检测精度及良好的抗噪性。 展开更多

关键词 波前传感 衍射光学 波前斜率 波前曲率 质心探测

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大口径空间相机波前像差拟合与校正研究 被引量：3

3

作者 粘伟 李博 +1 位作者 刘兆军 苏云 《光学与光电技术》 2018年第6期50-55,共6页

为保证大口径空间相机的在轨成像质量,需要采用像差主动调整技术。针对采用出瞳变形镜校正技术的大口径空间相机,分析其在轨误差源,通过Zernike多项式拟合在轨波前像差,根据给定的在轨工况条件,采用直接斜率法进行了波前像差重建,建立... 为保证大口径空间相机的在轨成像质量,需要采用像差主动调整技术。针对采用出瞳变形镜校正技术的大口径空间相机,分析其在轨误差源,通过Zernike多项式拟合在轨波前像差,根据给定的在轨工况条件,采用直接斜率法进行了波前像差重建,建立了复原波前与出瞳变形镜的响应特性的对应关系,计算出控制电压值并用于波前校正。仿真结果表明,采用出瞳变形镜技术可以有效校正大口径空间相机的在轨波前像差,校正后面形残差RMS值小于1/50波长,为大口径空间相机在轨波前像差主动调整技术提供了工程应用参考。 展开更多

关键词 大口径空间相机 波前像差 拟合与校正 波前斜率 控制电压 变形镜

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直接斜率法畸变波前校正的研究 被引量：3

4

作者 许泽帅 羊毅 +2 位作者 兰卫华 穆海平 刘玉 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第4期28-32,共5页

直接斜率法直接将波前传感器的测量量与变形镜的响应特性建立起对应关系,通过算法直接计算出控制电压信号。用64个子孔径的哈特曼波前传感器对畸变波前进行仿真探测,按照变形镜面形为影响函数加权叠加的假设,可以求解出加在各个驱动器... 直接斜率法直接将波前传感器的测量量与变形镜的响应特性建立起对应关系,通过算法直接计算出控制电压信号。用64个子孔径的哈特曼波前传感器对畸变波前进行仿真探测,按照变形镜面形为影响函数加权叠加的假设,可以求解出加在各个驱动器上的电压值,进而可以对仿真的32单元变形镜进行控制,校正波前。仿真的结果显示,直接斜率法可以有效校正畸变波前。 展开更多

关键词 自适应光学 直接斜率法 变形镜变形函数 控制电压 波前斜率

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基于曲率/斜率混合传感的镜面视宁度检测方法 被引量：3

5

作者 安其昌 吴小霞 +2 位作者 张景旭 李洪文 陈璐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期233-239,共7页

随着光学元件的口径增加,无论是在加工检测还是在站址观测过程中,镜面视宁度的影响已经越来越难以忽略。在此情况下,研究可以定量测量镜面视宁度的方法与设备就显得十分重要。基于曲率/斜率混合传感策略,结合冷冻湍流假设实现镜面视宁... 随着光学元件的口径增加,无论是在加工检测还是在站址观测过程中,镜面视宁度的影响已经越来越难以忽略。在此情况下,研究可以定量测量镜面视宁度的方法与设备就显得十分重要。基于曲率/斜率混合传感策略,结合冷冻湍流假设实现镜面视宁度评价在时-空域上的转化,实现对镜面视宁度大动态范围的检测。首先,对曲率/斜率混合传感的基本方法进行了理论推导,并以标准化点源敏感性作为评价指标进一步分析了检测过程中的镜面视宁度变化。实验结果显示,在热扰动流场较为均匀时,镜面视宁度的影响较流场反复变化时小,由于湍流不稳定所引入点源敏感性(PSSn)为0.971 8。实验结果证明基于曲率/斜率混合传感的方法可以定量分析大口径光学元件镜面视宁度,对于后续开展的大口径系统设计优化与检测加工具有很好的指导意义。 展开更多

关键词 大口径光学系统 镜面视宁度 曲率传感 波前斜率

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恒星光干涉仪波前方向校正系统的研究

6

作者 孙后环 蒋筱如 周必方 《光学仪器》 2000年第6期18-24,共7页

利用波前方向校正技术实现两相干光束的平行性控制 ,进而保证干涉条纹可见度损失最小 ,是恒星光干涉仪中的关键技术之一。进行了波前方向校正系统的原理分析和设计探讨 ,详细讨论了该系统中的 80 98控制单元、高压驱动电源、摆镜结构设... 利用波前方向校正技术实现两相干光束的平行性控制 ,进而保证干涉条纹可见度损失最小 ,是恒星光干涉仪中的关键技术之一。进行了波前方向校正系统的原理分析和设计探讨 ,详细讨论了该系统中的 80 98控制单元、高压驱动电源、摆镜结构设计及压电陶瓷堆 (PZT)的驱动机理 ,并介绍了用于测试摆镜响应频率等参数的高速 展开更多

关键词 恒星光干涉仪 波前倾斜 波前方向校正系统 摆镜

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波差与表面斜率误差评价方法的讨论 被引量：1

7

作者 余景池 郭培基 +1 位作者 孙侠菲 丁泽钊 《光学技术》 CAS CSCD 2001年第6期543-544,共2页

对用波差与表面斜率误差评价光学元件面形误差的方法进行了比较和讨论。以具有不同面形精度的光学元件 ,在不同的数据处理方法下得到的结果为例 ,说明此两种面形评价方法在数据处理方法不同时在数值上的联系。

关键词 波差 斜率误差 面形评价 光学元件

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大气湍流波前压缩感知测量重建研究

8

作者 李灿 蔡冬梅 +2 位作者 贾鹏 刘建霞 李娟娟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期36-44,共9页

压缩感知技术用于大气湍流波前斜率测量能在很大程度上提高波前信号的测量速度,同时降低波前测量系统的硬件压力。与现有波前斜率测量方法不同,压缩感知波前测量方法增加了从波前斜率的稀疏测量值到波前斜率信号的重建过程,因此将压缩... 压缩感知技术用于大气湍流波前斜率测量能在很大程度上提高波前信号的测量速度,同时降低波前测量系统的硬件压力。与现有波前斜率测量方法不同,压缩感知波前测量方法增加了从波前斜率的稀疏测量值到波前斜率信号的重建过程,因此将压缩感知技术用于波前测量,需要快速、高精度的波前斜率重建算法。Smoothed L0 Norm(SL0)算法是一种近似L0范数估计的优化迭代重建算法,与其它算法相比,不需要事先知道信号的稀疏度,计算量低且估计精度高。本文以SL0算法为基础,对波前斜率信号分区域测量,再结合并行运算,通过理论分析和仿真实验实现了一种能够快速、高精度重建信号的分区域并行算法—Block-Smoothed L0 Norm(B-SL0)。实验结果表明,B-SL0在计算时间和精度都明显优于现有的其它重建算法,对压缩感知技术用于大气湍流波前测量的可行性进行了初步探索。 展开更多

关键词 压缩感知 波前斜率 SL0算法 分区域 并行运算

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部分子孔径缺光对夏克-哈特曼波前传感器波前复原的影响 被引量：12

9

作者 魏平 李新阳 +1 位作者 罗曦 李剑峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期246-252,共7页

对比研究缺光子孔径斜率置零复原法和缺光子孔径去除复原法的波前复原误差。首先研究了单子孔径缺光的情况,分析表明:缺光子孔径斜率置零法的波前复原误差呈现随子孔径中心相对全口径中心的半径的增大而增大的规律,即孔径中心部分的缺... 对比研究缺光子孔径斜率置零复原法和缺光子孔径去除复原法的波前复原误差。首先研究了单子孔径缺光的情况,分析表明:缺光子孔径斜率置零法的波前复原误差呈现随子孔径中心相对全口径中心的半径的增大而增大的规律,即孔径中心部分的缺光子孔径的复原误差小,孔径边沿缺光子孔径的复原误差大;而缺光子孔径去除法的波前复原误差在孔径上分布比较均匀并且较小。缺光的子孔径数目增加后,波前复原误差也随之增加。对比研究了多子孔径缺光的情况,结果表明缺光子孔径去除复原法虽然计算量大,但波前复原误差要小得多。 展开更多

关键词 信号处理 夏克-哈特曼波前传感器 斜率置零法 子孔径去除法 波前复原误差

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一种新型的自基准哈特曼波前传感器 被引量：8

10

作者 曹根瑞 朱秋东 苏鹏 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期1-4,33,共5页

根据波前径向斜率测量原理,提出一种利用五棱镜扫描方法实现了新型自基准哈特曼波前传感器,其突出优点和特点是毋需任何外部信标或标准大平面反射镜提供工作基准。理论分析和实验结果表明,该传感器波前传感灵敏度与干涉仪相当,而对工作... 根据波前径向斜率测量原理,提出一种利用五棱镜扫描方法实现了新型自基准哈特曼波前传感器,其突出优点和特点是毋需任何外部信标或标准大平面反射镜提供工作基准。理论分析和实验结果表明,该传感器波前传感灵敏度与干涉仪相当,而对工作环境和光源并无苛刻要求,可用于天基主动光学系统、地基天文望远镜和大口径平行光管等的装校检验。 展开更多

关键词 波前径向斜率 泽尼克多项式 哈特曼波前传感器 主动光学

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基于累加器的哈特曼-夏克波前斜率处理器 被引量：8

11

作者 樊志华 王春鸿 姜文汉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期501-507,共7页

在硬件资源有限的情况下,为了支持尽可能多的子孔径进行实时波前斜率处理,提出了一种基于累加器的波前斜率处理器。该处理器的运算核心是子光斑质心计算模块,根据二维图像矩计算的可分解性以及一维矩的递推累加求解方法,用加法运算代替... 在硬件资源有限的情况下,为了支持尽可能多的子孔径进行实时波前斜率处理,提出了一种基于累加器的波前斜率处理器。该处理器的运算核心是子光斑质心计算模块,根据二维图像矩计算的可分解性以及一维矩的递推累加求解方法,用加法运算代替子孔径坐标与像素灰度的乘法运算,获得灰度重心法所需的所有二维低阶矩。该模块仅由5个累加器组成,硬件实现时避免了乘法器的使用,降低了资源消耗。仿真实验结果表明:对于22×22方形排布的哈特曼-夏克波前传感器图像,本文的结构可在FPGA内实现;在100 MHz的工作频率下,完成一帧所有子孔径斜率计算的延迟时间为0.33μs,计算误差<0.002 pixel;与传统的波前斜率处理器相比,其逻辑资源消耗减小了40%左右。所提出的结构能够在不增加额外资源的情况下,通过对原波前斜率处理器进行升级来完成,其支持的子孔径数目增加1倍左右,实现了波前斜率的高速、高精度提取。 展开更多

关键词 自适应光学 Shack Hartmann传感器 灰度重心法 几何矩 波前斜率处理

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采用Talbot效应莫尔条纹的子波面斜率测量 被引量：4

12

作者 侯昌伦 徐建锋 +1 位作者 白剑 杨国光 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期61-64,共4页

为了实现大口径长焦距透镜波面精确测量,提出了一种基于朗奇光栅泰伯效应、莫尔条纹技术的子波面斜率测量方法。当子孔径光束照射在朗奇光栅上时,在光栅后周期位置出现光栅的泰伯像,如果将另一朗奇光栅放在光栅泰伯像的位置,在这块光栅... 为了实现大口径长焦距透镜波面精确测量,提出了一种基于朗奇光栅泰伯效应、莫尔条纹技术的子波面斜率测量方法。当子孔径光束照射在朗奇光栅上时,在光栅后周期位置出现光栅的泰伯像,如果将另一朗奇光栅放在光栅泰伯像的位置,在这块光栅后就会形成莫尔条纹,莫尔条纹会因子孔径光束的斜率微小变化而产生移动,通过计数移动的莫尔条纹数就可以得出子孔径光束的波面斜率。文章推导了子波面斜率的计算公式并进行了理论分析,从实验上对理论分析进行了验证。这种方法能够用于大口径波面检测中子孔径波面斜率的精确测量。 展开更多

关键词 子波面斜率 Ronchi光栅 TALBOT效应 莫尔条纹

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基于子孔径斜率离散采样的波前重构 被引量：5

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作者 何煦 袁理 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期20-29,共10页

由于现有评价与测试方法不能满足3~4m地基光电探测系统在不同仰角下对光学系统波前检测的需求,本文提出了基于子孔径斜率离散采样,再重构全口径波面轮廓的波像差测试方法。采用光学模拟与数学分析协同仿真的方法,研究了波面重构算法的... 由于现有评价与测试方法不能满足3~4m地基光电探测系统在不同仰角下对光学系统波前检测的需求,本文提出了基于子孔径斜率离散采样,再重构全口径波面轮廓的波像差测试方法。采用光学模拟与数学分析协同仿真的方法,研究了波面重构算法的不确定度以及扫描运动引起的子孔径倾斜误差、子孔径扫描位置误差、像点坐标测量误差与波前复原精度间的作用规律。仿真结果显示,迭代算法的相对误差ΔPV为0.002 8λ（λ=632.8nm）,模式算法的相对误差ΔPV为0.002 7λ。当子孔径倾斜误差小于0.2″,波面重构误差ΔPV约为0.02λ。当子孔径采样位置精度优于0.2mm,其引入的波面重构误差小于0.04nm（PV）;当子孔径像点坐标提取精度优于5μm,波面重构误差ΔPV约为0.03λ。研究结果表明,当考虑波面重构过程中的实际测量误差时,模式算法的误差容限较高,收敛性更好。此外,构建实际测试装置时,需引入角度监测与算法误差补偿机制,子孔径倾斜角度监测系统的测角精度需优于0.2″。 展开更多

关键词 大口径光电望远镜 像质评价 波像差 子孔径斜率

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子波面扫描法长焦距透镜波面检测系统研究 被引量：4

14

作者 李遥 白剑 +2 位作者 邓燕 许乔 杨国光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2590-2595,共6页

大口径长焦距透镜的波面检测目前仍没有一种行之有效的方法。为解决此问题,结合塔尔博特效应、叠栅条纹检测等现有技术手段,提出一种通过子孔径波面二维扫描对长焦距大口径透镜进行波面检测的新方案,并改进传统测量光路,兼顾测量精度和... 大口径长焦距透镜的波面检测目前仍没有一种行之有效的方法。为解决此问题,结合塔尔博特效应、叠栅条纹检测等现有技术手段,提出一种通过子孔径波面二维扫描对长焦距大口径透镜进行波面检测的新方案,并改进传统测量光路,兼顾测量精度和工程化,完成测量样机的研制。该方案通过子孔径波面二维扫描的方法获取子波面斜率,再通过以泽尼克多项式为基底模型、奇异值分解的模式法重构波面。经与WYKO激光干涉仪测量结果比较验证,测量方案正确可靠,测量样机能够应用在实际测量中。 展开更多

关键词 光学测量 塔尔博特效应 叠栅条纹 子波面斜率 泽尼克多项式 奇异值分解法

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哈特曼波前传感器中采样点数的分析

15

作者 高玮 朱秋东 +2 位作者 钟卉 闫福文 曹晓梅 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期208-212,共5页

随着哈特曼传感器测量口径的增大,采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程,分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟... 随着哈特曼传感器测量口径的增大,采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程,分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟合所用泽尼克多项式达到121项,测量口径2m,测量精度要求λ/50,径向(半径)和切向最少采样点数分别为10点和21点。当径向和切向采样点数分别为40点和250点,斜率测量误差为0.045″时,所测波前的P-V值范围是0-4λ。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 波前径向斜率 泽尼克多项式 计算机仿真

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