一种新型的自基准哈特曼波前传感器 被引量：8

1

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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自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置 被引量：8

2

作者 马晓燠 郑翰清 饶长辉 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期22-26,69,共6页

自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差。针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以... 自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差。针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以及子孔径大小的数学模型,提出标定时光斑质心的最佳位置是子孔径中心四像素的中心。因为在该位置处,CCD的质心探测具有闭环时采样误差为0,位移敏感度最大,且开环时动态范围最大的特点,为哈特曼波前传感器的标定方法的研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 自适应光学 哈特曼波前传感器 采样误差 位移敏感度

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剪切干涉仪与哈特曼波前传感器的波前复原比较 被引量：7

3

作者 许晓军 陆启生 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期269-272,共4页

对横向剪切干涉仪和哈特曼波前传感器的波前探测和复原进行了类比推导和仿真计算。结果表明 ,在相同输入波前、相同探测面元、相同拟合函数及阶数的情况下 ,横向剪切干涉仪的波前复原能力比哈特曼波前传感器强。主要原因是前者对波前的... 对横向剪切干涉仪和哈特曼波前传感器的波前探测和复原进行了类比推导和仿真计算。结果表明 ,在相同输入波前、相同探测面元、相同拟合函数及阶数的情况下 ,横向剪切干涉仪的波前复原能力比哈特曼波前传感器强。主要原因是前者对波前的间接采样所包含的波前信息大于后者 ,并且前者比较容易增大对波前的采样。 展开更多

关键词 剪切干涉仪 哈特曼波前传感器 波前复原算法 激

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应用于环形激光束的低阶哈特曼波前传感器设计

4

作者 冯亚飞 韦承甫 +3 位作者 刘现魁 任晓明 王振华 孟昭荣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期194-199,共6页

针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF2材料制作。该方法... 针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF2材料制作。该方法不仅可以同时用于可见光和红外光的低阶像差测量,还具有成本低、光路结构简单、探测范围大等优点,适用于环形激光束的大PV值低阶像差检测。之后还搭建了测试光路系统,测试结果表明,该低阶哈特曼波前传感器的波面测量PV值量程为±8λ(λ=3.39μm),测量精度优于λ/10 (λ=3.39μm)。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 低阶像差 高能激光 波前畸变

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基于片上质心计算的高速哈特曼波前传感器技术

5

作者 杨蕊瑜 王帅 +1 位作者 张彬 孙年春 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第12期142-148,共7页

针对强湍流像差校正、气动流场像差测量等高速波前探测场景,提出一种基于片上质心计算的高速哈特曼波前传感器设计,将光斑图像数据在输出之前做预处理,将预处理获取的光斑质心而非光斑图像作为光电探测器高速实时输出的数据,从而大幅压... 针对强湍流像差校正、气动流场像差测量等高速波前探测场景,提出一种基于片上质心计算的高速哈特曼波前传感器设计,将光斑图像数据在输出之前做预处理,将预处理获取的光斑质心而非光斑图像作为光电探测器高速实时输出的数据,从而大幅压缩高速波前探测所需的实时传输数据量,可显著提升哈特曼波前传感器的实时探测速度。测试结果表明,提出的设计方案基于常规GigE Vision接口即可实现10 kHz以上的高速波前实时测量,有望为哈特曼波前传感器的自适应光学校正、气动光学效应测量等应用场景提供一种实时、高速波前测量新的技术手段。 展开更多

关键词 自适应光学 片上质心计算 高速波前探测 哈特曼波前传感器

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高功率固体激光装置哈特曼传感器参考波前标定方法 被引量：6

6

作者 代万俊 胡东霞 +5 位作者 周维 刘红婕 赵军普 张崑 蒋学君 景峰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1413-1416,共4页

在高功率固体激光驱动器中,参考波前标定是自适应光学系统应用过程中的关键技术之一。基于国内某大型激光原型装置光路特点,对比研究了两种不同的参考波前标定方法,详细分析了两种方法的标定过程和影响标定结果准确性的主要因素,选取了... 在高功率固体激光驱动器中,参考波前标定是自适应光学系统应用过程中的关键技术之一。基于国内某大型激光原型装置光路特点,对比研究了两种不同的参考波前标定方法,详细分析了两种方法的标定过程和影响标定结果准确性的主要因素,选取了较为准确的参考波前标定结果。基于该参考波前,对AO系统闭环和开环条件下的远场进行了对比测试,实验证明了标定结果的有效性。该研究结果成功应用于该激光原型装置的AO系统波前补偿实验。 展开更多

关键词 自适应光学 固体激光器 哈特曼波前传感器 参考波前 标定

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哈特曼传感器对湍流畸变波前的泽尼克模式复原误差 被引量：12

7

作者 李新阳 姜文汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期243-249,共7页

分析了应用哈特曼传感器测量大气湍流畸变波前时 ,哈特曼传感器的泽尼克模式复原误差与子孔径划分形式、泽尼克模式复原阶数等的关系 ,给出了科尔莫哥洛夫湍流下计算哈特曼传感器模式复原误差的公式。对比分析了 8× 8子孔径划分和 ... 分析了应用哈特曼传感器测量大气湍流畸变波前时 ,哈特曼传感器的泽尼克模式复原误差与子孔径划分形式、泽尼克模式复原阶数等的关系 ,给出了科尔莫哥洛夫湍流下计算哈特曼传感器模式复原误差的公式。对比分析了 8× 8子孔径划分和 32× 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 泽尼克模式波前复原 大气湍流 噪声 畸变波前 测量误差

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高分辨力哈特曼传感器的快速波面重构和拼接 被引量：3

8

作者 颜宏 雒仲祥 +3 位作者 叶一东 向汝建 王锋 何丽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1335-1338,共4页

建立哈特曼传感器的模型,证明在高空间分辨力下,可以采用Hudgin模型进行波面重构,避免了采用Fried模型带来的复杂性。对哈特曼子孔径缺失破坏连续性的问题进行了分析,介绍了相应的边缘处理算法。完成了基于离散傅里叶变换的波面重构算... 建立哈特曼传感器的模型,证明在高空间分辨力下,可以采用Hudgin模型进行波面重构,避免了采用Fried模型带来的复杂性。对哈特曼子孔径缺失破坏连续性的问题进行了分析,介绍了相应的边缘处理算法。完成了基于离散傅里叶变换的波面重构算法数值模拟,实现了波面的无损重构。针对实际应用中输入波面在被遮挡处不连续的问题,提出了基于最小二乘解的拼接方案,实现了非连续波面拼接。分析了影响波面重构速度的主要因素,提出了提高波面重构性能的方法。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 波面重构 离散傅里叶变换 波面拼接

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方形区域上哈特曼波前重构算法比较研究 被引量：4

9

作者 刘泽晟 李大海 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期39-40,共2页

方形区域上的哈特曼波前传感器的波前模式重构算法中可用Zernike多项式、方域上正交的Zernike多项式以及Legendre多项式来重构波前相位。本文研究了三种多项式在方域上的波前重构算法,并分别通过模拟波前和实验验证了三种算法的正确性,... 方形区域上的哈特曼波前传感器的波前模式重构算法中可用Zernike多项式、方域上正交的Zernike多项式以及Legendre多项式来重构波前相位。本文研究了三种多项式在方域上的波前重构算法,并分别通过模拟波前和实验验证了三种算法的正确性,同时对其重构精度进行了比较研究。结果表明:对于方形区域上的波前重构,上述三种多项式都能正确地重构出待测波前,它们的重构精度差别不大,相比之下,方域上正交的Zernike多项式的对待测波前的重构精度更高。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 方形区域波前重构 Zemike多项式 LEGENDRE多项式

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基于哈特曼波前探测的流场层析重建系统仿真 被引量：1

10

作者 戴云 李恩德 +1 位作者 杨泽平 张雨东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期13-15,共3页

基于哈特曼波前探测的流场层析重建技术结合了光学波前探测技术和计算机层析技术。重建系统由哈特曼传感器探测平行光束穿过流场后的投影波前,采用计算机层析技术重建流场物理量的空间分布。在介绍哈特曼流场层析重建原理的基础上,对流... 基于哈特曼波前探测的流场层析重建技术结合了光学波前探测技术和计算机层析技术。重建系统由哈特曼传感器探测平行光束穿过流场后的投影波前,采用计算机层析技术重建流场物理量的空间分布。在介绍哈特曼流场层析重建原理的基础上,对流场重建的整个过程进行了计算机仿真,重建的RMS误差为0.0726。结果表明,该技术可以很好地实现流场的层析重建,在材料、流场研究等工程实际测量中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 计算机层析 哈特曼波前传感器 图像重建 流场测量

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基于傅里叶变换的哈特曼波前重构算法比较 被引量：1

11

作者 孙琳 巫玲 陈念年 《激光杂志》 北大核心 2019年第1期52-57,共6页

为了快速准确的对含有噪声和倾斜误差的斜率数据进行重建,采用理论分析、仿真模拟及实验验证相结合的方法,对哈特曼波前重构中基于傅里叶变换的三种常用重建算法——傅里叶级数展开法(FFT)、反对称偏导积分法(ASDI)、离散余弦级数展开法... 为了快速准确的对含有噪声和倾斜误差的斜率数据进行重建,采用理论分析、仿真模拟及实验验证相结合的方法,对哈特曼波前重构中基于傅里叶变换的三种常用重建算法——傅里叶级数展开法(FFT)、反对称偏导积分法(ASDI)、离散余弦级数展开法(DCT)的正确性和适用性作了对比研究。结果表明:FFT算法运行速度最快,DCT算法次之,ASDI算法速度最慢;其中ASDI算法效果相对较好,但该种算法会受倾斜误差影响,导致重建精度降低甚至重建失败; FFT算法抗噪性最强,但重建时要求边界符合周期性延拓条件,当不满足条件时边缘误差较大; DCT算法不适合处理小型数据集。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 傅里叶波前重建 噪声 倾斜误差

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光束质量对哈特曼波前探测精度影响的仿真分析

12

作者 孙绎成 李晓峰 黄健 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2010年第10期57-59,共3页

哈特曼波前探测器通过探测子孔径光斑质心误差来复原重构被测光束的波前,所以它的测量误差不仅受其自身的结构参数影响,也受被测量光束的光学特征影响。仿真分析表明:当被测光束的波前具有比较多的高阶成分或者哈特曼的微透镜阵列装调... 哈特曼波前探测器通过探测子孔径光斑质心误差来复原重构被测光束的波前,所以它的测量误差不仅受其自身的结构参数影响,也受被测量光束的光学特征影响。仿真分析表明:当被测光束的波前具有比较多的高阶成分或者哈特曼的微透镜阵列装调不精确时,被测光束强度分布不均匀将会严重影响哈特曼的波前探测误差。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 光束质量 波前探测

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哈特曼测量大气相干长度研究 被引量：5

13

作者 黄德权 周文超 +3 位作者 邱红 张建柱 云宇 田小强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期11-16,共6页

研究了利用哈特曼波前传感器测量大气相干长度的两种方法:一种是测量两个子孔径恒星光波到达角起伏方差的差分像运动法;另一种是测量恒星波前分布,通过波前分布的剩余方差推算得到大气相干长度。试验测量结果表明,两种方法得到的测量结... 研究了利用哈特曼波前传感器测量大气相干长度的两种方法:一种是测量两个子孔径恒星光波到达角起伏方差的差分像运动法;另一种是测量恒星波前分布,通过波前分布的剩余方差推算得到大气相干长度。试验测量结果表明,两种方法得到的测量结果基本一致,得到了大气相干长度的可靠数据,两种方法得到了相互验证,实现了在应用哈特曼波前传感器测量大气波前分布时,同时得到当前的大气信息,对分析哈特曼波前传感器的测量结果有参考意义。 展开更多

关键词 大气光学 大气相干长度 哈特曼波前传感器 差分像运动法 波前测量

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基于相关法的哈特曼图像网格自动划分方法

14

作者 彭博 颜宏 +1 位作者 陈天江 雒仲祥 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期55-58,共4页

在哈特曼波前测量过程中,需要对哈特曼图像进行网格划分用于计算波前斜率。传统的网格划分方法通过观察哈特曼图像手动调整网格位置和网格间距。该方法不但需要人工干预,还给波前实时测量带来困难。为实现哈特曼图像网格划分的自动化,... 在哈特曼波前测量过程中,需要对哈特曼图像进行网格划分用于计算波前斜率。传统的网格划分方法通过观察哈特曼图像手动调整网格位置和网格间距。该方法不但需要人工干预,还给波前实时测量带来困难。为实现哈特曼图像网格划分的自动化,研究了基于相关法的哈特曼图像网格自动划分方法。该方法首先对哈特曼图像进行自相关求取网格行列数以及网格间距,然后利用该网格建立相应的模拟光斑图像,最后对模拟光斑图像和哈特曼图像进行互相关求取网格最佳位置。该方法无需人工干预,耗时短,实现了网格实时自动划分。 展开更多

关键词 哈特曼波前传感器 哈特曼波前测量 图像相关 网格划分

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基于B样条函数的快速波前复原 被引量：3

15

作者 陈浩 魏凌 +6 位作者 李恩德 何益 杨金生 李喜琪 樊新龙 杨泽平 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期57-66,共10页

从斜率复原波前是夏克-哈特曼波前传感器这一类斜率采样探测器的核心流程。传统的复原算法中,区域法对局部波前的复原效果好,但易受斜率噪声的影响,同时空间分辨率较低;模式法抗噪能力强,但没有精确复原局部波前的能力。本文提出了基于... 从斜率复原波前是夏克-哈特曼波前传感器这一类斜率采样探测器的核心流程。传统的复原算法中,区域法对局部波前的复原效果好,但易受斜率噪声的影响,同时空间分辨率较低;模式法抗噪能力强,但没有精确复原局部波前的能力。本文提出了基于B样条函数的快速复原算法,将波前展开为B样条曲面的线性组合,并将复原问题从斜率最小二乘问题转化为泊松方程,利用斜率的Taylor展开式估计散度,再通过超松驰迭代法进行快速求解。该方法将B样条函数的理论散度积分和实际散度估计分离,可以方便地扩展到不同阶次和不同节点数量的B样条基复原算法中。另外,通过改变散度估计的计算区域,可以灵活控制并平衡算法的局部复原能力和抗噪能力。对变形镜驱动器响应函数的测量实验表明,该方法具有较好的局部复原能力、抗噪能力和任意精度的空间分辨率。 展开更多

关键词 B样条 波前复原 哈特曼波前传感器

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高功率超短脉冲钛宝石激光系统波前测量实验 被引量：1

16

作者 刘兰琴 朱启华 +5 位作者 周凯南 王晓东 黄小军 彭翰生 KUDRYASHOV A V ZAVALOVA V 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期95-97,共3页

为表征SILEX-Ⅰ超强超短脉冲钛宝石激光装置的性能,利用高空间分辨的哈特曼波前传感器实验研究了该系统的光束波前畸变特性。实验中采用俄罗斯科学院激光和信息技术研究所研制的自缩束哈特曼波前测量系统,哈特曼波前传感器的最大入射口... 为表征SILEX-Ⅰ超强超短脉冲钛宝石激光装置的性能,利用高空间分辨的哈特曼波前传感器实验研究了该系统的光束波前畸变特性。实验中采用俄罗斯科学院激光和信息技术研究所研制的自缩束哈特曼波前测量系统,哈特曼波前传感器的最大入射口径可达95mm,测量精度为0.08μm。得到激光脉冲在压缩前的P-V值仅为0.13λ(λ=800nm),RMS值为0.02λ;压缩后P-V值为0.63,λRMS值为0.09λ,并对实验结果进行了分析和讨论。结果表明,该激光装置具有良好的光束质量,其主要波前畸变来源于压缩池。 展开更多

关键词 激光技术 光束质量 波前测量 哈特曼波前传感器 高功率超短脉冲激光装置

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基于深度学习的自适应光学波前传感技术研究综述 被引量：5

17

作者 李自强 李新阳 +1 位作者 高泽宇 贾启旺 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1-13,共13页

波前传感是自适应光学系统的重要组成部分,在地基大口径望远镜、激光大气传输、无线光通信、激光驱动核聚变等领域发挥了关键作用,同时也常应用于自由曲面的光学测量中。与此同时,深度学习作为一种较为通用的前沿技术,成功在计算机视觉... 波前传感是自适应光学系统的重要组成部分,在地基大口径望远镜、激光大气传输、无线光通信、激光驱动核聚变等领域发挥了关键作用,同时也常应用于自由曲面的光学测量中。与此同时,深度学习作为一种较为通用的前沿技术,成功在计算机视觉、自然语言处理等众多领域取得了革命性进展。使用深度学习的方法改进自适应光学系统中的波前传感器,以期实现更精准的波前探测,以及适应更复杂的应用场景是自适应光学的发展趋势,也是深度学习应用领域的一个新课题。介绍了深度学习在自适应光学波前传感中的应用现状,主要分析了在相位反演波前传感器和哈特曼波前传感器中的研究特点,并在最后进行了总结和展望。 展开更多

关键词 自适应光学 深度学习 波前传感 相位反演 哈特曼波前传感器

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4×2×3片状放大器光束动态波前畸变实验研究

18

作者 王成程 於海武 +3 位作者 杨泽平 贺少勃 刘勇 郑万国 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期15-17,共3页

利用高空间分辨率的哈特曼波前传感器实验研究了新型阵列式大口径片状放大器的光束波前畸变特性。哈特曼波前传感器的微透镜阵列数为 3 2× 3 2 ,放大器的通光口径为 2 9cm× 2 9cm。在充电电压为 2 0kV、泵浦能密度为 7.2 8J/... 利用高空间分辨率的哈特曼波前传感器实验研究了新型阵列式大口径片状放大器的光束波前畸变特性。哈特曼波前传感器的微透镜阵列数为 3 2× 3 2 ,放大器的通光口径为 2 9cm× 2 9cm。在充电电压为 2 0kV、泵浦能密度为 7.2 8J/cm3的条件下 ,得到了放大器端部模块全口径范围内光束波前双程畸变量为 :P -V值为 1.613λ ,RMS值为 0 .3 99λ(λ=1.0 5 3 μm) ,并对实验结果进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 片状放大器 光束波前畸变 磷酸盐激光玻璃 哈特曼波前传感器

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气流加热对气动光学效应的影响 被引量：4

19

作者 张黎 陶彦辉 +6 位作者 王贵兵 刘国栋 王春彦 匡学武 李建明 刘海涛 桂元珍 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期297-300,共4页

以光束穿过三维高速流场为物理模型,研究了由于辐射加热气流对流场的干扰及激光束穿过流场后光束远场的分布。应用二维哈特曼波前测量系统,对高功率光束在风洞高速气流传输中的气动光学效应进行了测量。结果表明,气流未电离情况下,激光... 以光束穿过三维高速流场为物理模型,研究了由于辐射加热气流对流场的干扰及激光束穿过流场后光束远场的分布。应用二维哈特曼波前测量系统,对高功率光束在风洞高速气流传输中的气动光学效应进行了测量。结果表明,气流未电离情况下,激光与高速气流相互作用对气流的温度、密度等参数影响很小,通过该区域流场的光束波前基本没有变化。 展开更多

关键词 气动光学 高功率激光 光程差 哈特曼波前传感器 风洞

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点源目标质心探测中单个盲元线性插值补偿算法选取 被引量：2

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作者 王少白 王春鸿 饶长辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期2156-2161,共6页

自适应光学系统中应用哈特曼波前传感器对点源目标进行质心探测时,光电探测器上子孔径区域内存在的盲元会引入一定的附加质心探测误差,为了减小质心误差,需要选取合适的盲元补偿算法获得相对合理的补偿值。推导了哈特曼波前传感器子孔... 自适应光学系统中应用哈特曼波前传感器对点源目标进行质心探测时,光电探测器上子孔径区域内存在的盲元会引入一定的附加质心探测误差,为了减小质心误差,需要选取合适的盲元补偿算法获得相对合理的补偿值。推导了哈特曼波前传感器子孔径内单个盲元补偿后造成的附加质心探测误差。利用仿真统计了各种利用盲元邻域正常像素进行线性插值的单个盲元补偿算法对点源目标质心探测误差的影响。提出了单个盲元邻域像素线性插值补偿算法选取的若干准则,指出选用盲元上下左右4邻域像素的均值进行补偿造成的平均质心误差最小,而选用盲元左右两个像素平均补偿算法可以在补偿误差较小的情况下简化运算。实验结果与仿真结果相符合。 展开更多

关键词 盲元补偿 线性插值算法 单个盲元 点源目标 哈特曼波前传感器

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