没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
将光斑矩推广应用到离焦型Shack-Hartmann波前传感器中,提出了一种高精度的波前重建方法。针对离焦型Shack-Hartmann波前传感器,不仅提取了每一个微透镜光斑的质心偏移量,而且提取了每一个光斑的二阶矩,用于计算波前的局部斜率和局部曲率。将传统Shack-Hartmann传感器利用波前局部斜率进行波前重构的算法,推广到同时利用波前的局部斜率和局部曲率进行波前重构,并进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明:所提波前重建算法可以进行高精度的波前重建。将peaks函数作为输入波前,采用所提波前重建算法得到的波前残差RMS为0.0327λ,小于常规算法的0.0903λ,表明所提算法可以显著地提高波前重建精度。
资源推荐
资源详情
资源评论
第
卷
第
期
光
学
学
报
年
月
离焦型
ShackGHartmann
传感器的光斑矩波前重建
丰 帆
,
,
,
李 常 伟
,
,
张 思 炯
,
中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所
江苏 南京
中国科学院天文光学技术重点实验室
江苏 南京
中国科学院大学
北京
摘要
将光斑矩推广应用到离焦型
波前 传感 器中
提 出了 一种 高 精度 的波 前 重建 方法
针 对离
焦型
波前传感器
不仅提取了 每 一 个 微透 镜 光 斑 的质 心 偏 移 量
而 且 提取 了 每 一 个光 斑 的 二 阶
矩
用于计算波前的局部斜率和局部曲率
将传 统
传 感器 利用 波 前局 部斜 率 进行 波前 重 构的 算
法
推广到同时利用波前的局部斜率和局部曲率进行波前重构
并进行了数值模 拟研 究
数值 模拟 结果表 明
所提
波前重建算法可以进行高精度的波前重建
将
函数作为输 入波 前
采用 所提 波前重 建算 法得到 的波 前残差
为
λ
小于常规算法的
λ
表明所提算法可以显著地提高波前重建精度
关键词
传感器
主动或自适应光学
波前传感
二阶矩
传感器
中图分类号
文献标识码
doi
WavefrontReconstructionb
y
aDefocusedShackGHartmannSensor
Basedon MomentofS
p
ot
Nan
j
in
g
Instituteo
f
AstronomicalO
p
tics&Technolo
gy
NationalAstronomicalObservatories
ChineseAcadem
y
o
f
Sciences
Nan
j
in
g
Jian
g
su
China
Ke
y
Laborator
y
o
f
AstronomicalO
p
tics&Technolo
gy
ChineseAcadem
y
o
f
Sciences
Nan
j
in
g
Jian
g
su
China
Universit
y
o
f
ChineseAcadem
y
o
f
Sciences
Bei
j
in
g
China
Abstract
λ
λ
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
收到修改稿日期
基金项目
国家自然科学基金
国家自然科学基金青年科学基金
作者简介
丰帆
男
博士研究生
主要从事自适应光学相关技术方面的研究
导师简介
张思炯
男
博士
研究员
博士生导师
主要从事自适应光学相关技术方面的研究
通信联系人
引
言
长久 以来
相位测量一 直是光学界 的研究热点
之一
现有测量 方法主要 可 分为干涉 法
倾 斜 或
曲率传感法
以 及 基 于 强 度 测 量 的 迭 代 或 优 化 算
法
三类
每种方 法 以及各种 衍 生与交叉技术在
不同领域都有着 广 泛应用
一般而言
干涉法测 量
精度较高
但对光源相干性和信噪比要求高
倾斜或
光
学
学
报
曲率传感 器 的 测 量 速 度 较 快
包 括 常 用 的
传感器
曲率传感器
光
场相机
棱锥传感器
等
迭代或优化算法虽然精
度很高
但是迭代计算需要较长的时间
不能实时处
理数据
另外迭代算法也存在收敛不确定等问题
是 一 种 常 用 的 波 前 传 感 器 件
是
等
基于
传感器改 进 而 来 的
一
般由微透镜阵列与 探测元件 组 成
通过每一 个 光斑
质心的偏移来估算 对应区域 局 部波前的 斜 率
再通
过局部有限 差 分 法
或 正 交 基 模 式 法
重 建 整
体波前
具 有 结 构 简 单
稳 定
速 度 快
暗
光测量能力强等特点
在天文等领域有广泛应用
地基大口径天文望 远镜自适 应 光学
系统
常将
作为波前探 测器
而
的透镜
阵列空间采 样 率 要 兼 顾 观 测 导 星 亮 度 和 光 斑 信 噪
比
才能获 得 更 好 的 观 测 效 果
等
比 较
了采 用 两 种 不 同 空 间 采 样 率 的
的 观 测 效
果
指出将
等星的亮光源作为导星时
使用采
样率为
的微透镜阵列
可以得到较高的斯特
列尔比
将
等星的暗 光 源作为导 星 时
使用
的微透镜 阵 列可以获 得 更好的观 测 效果
下
一代
望远镜
概念设计中配 备了
个微透
镜阵列在采样率
到
之间切换
在导星
越暗时使用更稀疏的采样
但这种方 法在更换微
透镜阵列时有严格 的交换和 对 准公差
定制的微 透
镜阵列制造成本高昂
虽 然 采 用 采 样 率 低 的 微
透镜阵列获得的光 斑具有更 好 的信噪比
但是由于
采样率低
导致重构的波前精度较低
无法针对暗弱
导星目标进行高精度观测
针对 以上问题
本文提出了 一种基于光 斑一阶
矩和二阶矩的离 焦型
波前重建 法
用于提
高低采样率下的
波前重建精度
首先以单
个微透镜为例
阐述 了 单透镜离 焦 面上光强 的 一阶
原点矩和二阶中心矩与输入波前多项式一次系数和
二次系数的关 系
然后在常规
模式
一阶偏
导的波前重建算 法的基础 上
提出了
模式
多阶偏导波前重建算法
在此基础上利用傅里叶光
学理论和角 谱 传 播 进 行 了 波 前 重 建 的 数 值 模 拟 实
验
并给出了本文方 案 与常规方 案 的模拟重 建 结果
与对比
理论模型
21
光斑矩与波前多项式系数之间的关系
令一均匀照明的复振幅通过光瞳后为
H
r
=
AP
r
ϕ
r
式中
r
x
y
为入瞳面 归 一化两维 坐 标
A
为振
幅
ϕ
r
为波前畸变函数
P
r
为光瞳函数
其中
P
r
=
r
r
r
r
{
式中
r
为光瞳内 外 的判定坐 标
光 强 函 数 为 复 振
幅与其共轭的乘积
I
r
=
H
r
H
r
为了简化后面的推导
约定此时的振幅
A
恰好
可使该光强能量归一化
即
I
r
r
=
该光强函数的原点矩分布
M
pq
可定义为
M
pq
=
x
p
y
q
I
r
r
式中
p
和
q
分别为矩在两个方向上的阶数
当积分
区域为对称结构时
如光学孔 径 中常用的 方 形或圆
形
并且
x
或
y
的幂次为奇数时
该积分等于零
即
C
x
p
y
q
I
r
r
=
p q
=
e
+
e
=
式中
C
为方形或圆 形 的积分区域
由
式
容易得到
M
=
M
=
M
=
M
=
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
令复振幅
H
r
在焦距 为
f
的 正 透 镜 前 表 面
其后
z
距 离 处 的 光 强 为
I
z
r
其 原 点 矩 分 布
M
pq
z
和中心矩分布
S
pq
z
可分别定义为
M
pq
z
=
x
p
y
q
I
z
r
r
S
pq
z
=
x
-
M
z
p
y
-
M
z
q
I
z
r
r
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
式中
r
x
y
为 光 瞳 面 后
z
距 离 处 测 量 面 内
的归一化
维坐标
本研究中光斑中心矩的定义参
考原点矩定义以及一般的统计理论给出
另一方面
对波前函数做一般多项式展开
ϕ
r
=
g
g
=
g
h
=
ϕ
g
-
h
h
x
g
-
h
y
h
式中
ϕ
g
h
h
为多项 式 分 解 系 数
g
为 最 大 分 解 阶
数
g
h
和
h
分别为两个方向的阶数
关于原点矩
M
pq
z
与 波 前 系 数
ϕ
mn
的 关 系 可
参考文献
下面给出其一阶原点矩和本研究使
剩余6页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38682518
- 粉丝: 3
- 资源: 935
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- C#ASP.NET口腔门诊会员病历管理系统源码 门诊会员管理系统源码数据库 SQL2008源码类型 WebForm
- 灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)是一种群智能优化算法
- JAVA的SpringBoot宠物医院管理系统源码数据库 MySQL源码类型 WebForm
- STM32Fxx英文参考手册 + Jlink下载教程
- 贪心算法 - 数据结构与算法
- C#ASP.NET网络进销存管理系统源码数据库 SQL2008源码类型 WebForm
- Liny 的浏览器为 HarmonyOS NEXT 而构建,旨在为各种性能水平的设备提供一个浏览器的轻量之选
- FLASH批量导入PSD文件
- 529f675667cf31af3454bd60644e631a.mp4
- 此文件夹包含用于分析和转换 .d.ts文件,目的是将 ArkUI 界面暴露给更多语言和运行时
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功