哈特曼-夏克波前传感器高精度球面波标定方法研究 被引量：4

1

作者 包明帝 史国华 +1 位作者 邢利娜 何益 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期521-527,共7页

为解决哈特曼-夏克波前传感器传统标定方法存在的测量精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于球面波的哈特曼-夏克波前传感器高精度绝对标定方法。通过理论推导获取了球面波的高精度标定方法,结合搭建的球面波标定实验装置,对子孔径数... 为解决哈特曼-夏克波前传感器传统标定方法存在的测量精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于球面波的哈特曼-夏克波前传感器高精度绝对标定方法。通过理论推导获取了球面波的高精度标定方法,结合搭建的球面波标定实验装置,对子孔径数为128×128的哈特曼-夏克波前传感器完成高精度标定。该方法计算得到了哈特曼-夏克波前传感器结构参数f,w以及L_(0)的精确值。对标定后的哈特曼-夏克波前传感器的测量精度进行测试,实验结果表明,经本文方法标定后的哈特曼-夏克波前传感器的波前复原精度达到了PV=1.376×10^(-2)λ,RMS=4×10^(-3)λ(λ=625 nm),重复性精度为PV=3.2×10^(-3)λ,RMS=9.76×10^(-4)λ(λ=625 nm)。该方法可以为大口径的SHWFS完成高精度标定,提升测量精度。 展开更多

关键词 哈特曼-夏克波前传感器 绝对标定 球面波前

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基于斜入射自准法哈特曼-夏克波前传感器测量数据分析 被引量：1

2

作者 徐高平 周雪云 +1 位作者 魏建宁 官春林 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期36-37,共2页

为了验证哈特曼-夏克波前传感器在光线斜入射到被测物体表面时所测数据的可靠性,本文采用变形镜模拟激光镜面热畸变,使变形镜在不同的驱动电压下产生相应的形变,用哈特曼-夏克波前传感器作为测量仪器,分别以垂直入射法和斜入射法测量了... 为了验证哈特曼-夏克波前传感器在光线斜入射到被测物体表面时所测数据的可靠性,本文采用变形镜模拟激光镜面热畸变,使变形镜在不同的驱动电压下产生相应的形变,用哈特曼-夏克波前传感器作为测量仪器,分别以垂直入射法和斜入射法测量了变形镜在各驱动电压下的形变数据。对比两种方法测得的波前像差峰谷值(PV值)数据发现,斜入射法测得的数据小于垂直入射法测得的真实数据,两者之间的相对偏差随形变量的增大而增大,且与入射角密切有关,随着入射角的增大,相对偏差明显增大。若将斜入射法测得的数据除以入射角的余弦对数据进行修正,结果与真实数据吻合很好,波前像差PV值最大相对偏差不到2%。 展开更多

关键词 激光 热畸变 哈特曼-夏克波前传感器 波前像差

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增大夏克-哈特曼波前传感器动态测量范围的方法 被引量：19

3

作者 李华强 宋贺伦 +1 位作者 饶长辉 饶学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1203-1207,共5页

为了使夏克-哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围,介绍了一种能够增大HS动态测试范围的软件处理方法-外推法。在运用外推法时,首先需要找出任意子孔径(A)对应的焦斑位置作为起始点,然后利用外推法得到与A... 为了使夏克-哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围,介绍了一种能够增大HS动态测试范围的软件处理方法-外推法。在运用外推法时,首先需要找出任意子孔径(A)对应的焦斑位置作为起始点,然后利用外推法得到与A相邻的子孔径(B)内的焦斑位置,再以B内的焦斑位置作为起始点外推得到与B相邻的其它子孔径内的焦斑位置,依次类推,直至把所有子孔径内的焦斑全部找到。文中利用实验对外推法的可行性和实用性进行了验证,结果表明,在超出HS动态测量范围2倍的情况下,利用外推法可以完美地复原波面,基本解决了HS的动态测量范围和灵敏度相互矛盾的问题。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 外推法 焦斑

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利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测 被引量：5

4

作者 程利群 王晓曼 景文博 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1494-1499,共6页

由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度,本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先,对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像;然后,利用大津(OTSU)阈值法在求出的梯度... 由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度,本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先,对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像;然后,利用大津(OTSU)阈值法在求出的梯度图像上进行目标标记,最后在标记过的梯度图像上进行分水岭分割,确定出每个光斑的探测窗口。由于该方法确定的质心探测窗口是对光斑实际大小进行匹配,故有效地抑制了噪声对质心探测的影响。实验结果表明:利用该方法确定光斑探测窗口所计算的质心精确度和稳定性均比传统的在子透镜窗口中计算光斑质心的方法要高。统计多幅图像计算得到的窗口质心标准差的平均值为0.010 9,比传统法计算出的平均值0.073 4提高了6倍,满足哈特曼波前传感器对光斑质心计算稳定性和精确度的要求。 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 质心探测 探测窗口 标记分水岭法 标准差

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稀疏表示的夏克-哈特曼波前传感器信号提取 被引量：1

5

作者 张艳艳 许文涛 陈苏婷 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期48-54,共7页

由于背景噪声及探测器噪声的存在,夏克-哈特曼波前传感器质心探测误差较大,本文提出了一种在稀疏域去除背景噪声及探测器噪声的方法。首先采用二维高斯模型生成光斑信号样本图像,构造超完备目标字典,依次对测试图像分块计算其在超完备... 由于背景噪声及探测器噪声的存在,夏克-哈特曼波前传感器质心探测误差较大,本文提出了一种在稀疏域去除背景噪声及探测器噪声的方法。首先采用二维高斯模型生成光斑信号样本图像,构造超完备目标字典,依次对测试图像分块计算其在超完备字典中的表示系数,利用噪声、背景和目标表示系数的不同,通过认为设定阈值来判别该图像块是否为光斑信号。结果表明,本文处理方法能够较好的提取出光斑信号,且与减阈值算法相比,其处理后质心偏差、RMS及PV值都较小。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 稀疏表示 质心偏差

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双光楔微扫描哈特曼-夏克波前探测技术 被引量：3

6

作者 马辰昊 付跃刚 +2 位作者 贺文俊 王加科 董亭亭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2813-2818,共6页

传统哈特曼-夏克传感器主要受微透镜尺寸与微透镜数量的限制,对待测波前采样不足,影响对波前的探测精度。通过对哈特曼-夏克传感器波前重构原理和双光楔微扫描原理进行分析讨论,提出了一种在哈特曼-夏克传感器之前加入双光楔微扫描结构... 传统哈特曼-夏克传感器主要受微透镜尺寸与微透镜数量的限制,对待测波前采样不足,影响对波前的探测精度。通过对哈特曼-夏克传感器波前重构原理和双光楔微扫描原理进行分析讨论,提出了一种在哈特曼-夏克传感器之前加入双光楔微扫描结构的检测方法,弥补了传统哈特曼-夏克传感器对待测波前采样不足的缺点。利用Zemax和Lighttools软件模拟了加入双光楔微扫描结构哈特曼-夏克传感器的光斑分布情况。微扫描图像重建算法与波前重构算法结合给出原理性验证,对所模拟后大像差光学系统波前复原精度提高了53.53%,该方法可以有效提高哈特曼-夏克传感器对波前探测的精度。 展开更多

关键词 哈特曼-夏克传感器 微扫描 波前重构 检测精度

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哈特曼波前传感器的自动孔径搜索与匹配方法

7

作者 魏凌 杨金生 +5 位作者 史国华 王飞 饶学军 蔡留美 姜现坡 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期31-35,共5页

为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参... 为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参考中心,按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点,接着将搜索的结果拼接起来得到所有孔径的分布,最后根据两幅图像得到的各自的子孔径分布按横、纵方向平移进行配准,以达到最优的匹配结果。文中利用实验对本论文提出的方法进行了验证。结果表明,本文提出的方法能够实现SHWFS的子孔径搜索与匹配,提高哈特曼的动态范围。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 子孔径

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用夏克-哈特曼探测器测量人眼波前像差 被引量：16

8

作者 程少园 曹召良 +3 位作者 胡立发 穆全全 李鹏飞 宣丽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1060-1067,共8页

为了精确测量人眼的高低阶像差,设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测,可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析,验... 为了精确测量人眼的高低阶像差,设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测,可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析,验证了该系统的探测精度,讨论了系统的调焦性能。用该系统实验分析了人眼各阶像差的分布情况、瞳孔大小和调焦状态对人眼波前像差的影响,以及人眼波前像差的时间和空间变化特性(变化频率约3 Hz,等晕角约为1.5°)。结果表明,该系统精度高(PV<1/20λ),操作方便,是人眼波像差的研究和个性化角膜手术的有力工具。 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 人眼 波像差 杂散光

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夏克-哈特曼阵列光斑质心探测误差比较 被引量：4

9

作者 景文博 段锦 +3 位作者 王晓曼 赵思 徐皓 姜会林 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1013-1017,共5页

在相同信噪比的情况下,通过数值仿真对夏克-哈特曼波前传感器阵列光斑的4种质心探测算法进行质心探测误差对比.仿真结果表明,强加权质心算法具有较好的适用性,该算法在信噪比小于5时,质心探测误差低于0.5像素.在对阵列光斑进行质心探测... 在相同信噪比的情况下,通过数值仿真对夏克-哈特曼波前传感器阵列光斑的4种质心探测算法进行质心探测误差对比.仿真结果表明,强加权质心算法具有较好的适用性,该算法在信噪比小于5时,质心探测误差低于0.5像素.在对阵列光斑进行质心探测时,同时考虑质心探测误差和探测速率,有效提高了质心探测的准确性和快速性. 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 质心算法 质心探测误差 信噪比 时间复杂度

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对Hartmann-Shack波前传感器平移误差的研究 被引量：5

10

作者 叶红卫 鲜浩 张雨东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期1-4,10,共5页

Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比... Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比值不大于0.5%。这为Hartmann-Shack传感器的装配提供了理论依据和技术指标。 展开更多

关键词 自适应光学 波前传感器 平移误差 哈特曼-夏克传感器

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用哈特曼法研究自由旋涡气动窗口光束质量 被引量：5

11

作者 刘天华 姜宗福 +3 位作者 许晓军 李文煜 刘泽金 赵伊君 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期536-540,共5页

利用 37单元哈特曼波前传感器实验研究不同工作条件下不同时刻自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响。将高速 CCD所采集的畸变激光波前传送给高速波前处理机 ,采用模式法对其进行波前重构 ,进而计算给出畸变波前的波像差峰谷值、波像... 利用 37单元哈特曼波前传感器实验研究不同工作条件下不同时刻自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响。将高速 CCD所采集的畸变激光波前传送给高速波前处理机 ,采用模式法对其进行波前重构 ,进而计算给出畸变波前的波像差峰谷值、波像差均方根和斯特列尔比值等相关光学参数随气动窗口工作条件不同的变化曲线。结果表明 ,自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响主要是光束偏转和离焦 ,特别是气动窗口工作在设计状态时 ,其余低阶及高阶像差都比较小 ,能够满足实际需要。哈特曼波前传感器能很好地用于自由旋涡气动窗口对激光波前影响的二维动态测量 ,并能给出波前畸变的各项 Zernike多项式的模式系数得到畸变波前 ,直接为气动窗口与强激光发射系统的对接和波前校正提供数据。 展开更多

关键词 高能激光器 自由旋涡气动窗口 FADW 哈特曼-夏克波前传感器 波前畸变 波前重构 光束质量

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自由旋涡气动窗口自适应光学波前校正初步研究 被引量：1

12

作者 刘天华 姜宗福 +2 位作者 许晓军 刘泽金 赵伊君 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期664-668,共5页

自由旋涡气动窗口能有效地替代高能激光器传统晶体输出镜 ,起到密封激光器低腔压的作用。利用现有的 37单元室内自适应光学系统 ,对自由旋涡气动窗口的输出激光波前畸变进行自适应光学波前校正。给出了自适应光学系统对气动窗口畸变波... 自由旋涡气动窗口能有效地替代高能激光器传统晶体输出镜 ,起到密封激光器低腔压的作用。利用现有的 37单元室内自适应光学系统 ,对自由旋涡气动窗口的输出激光波前畸变进行自适应光学波前校正。给出了自适应光学系统对气动窗口畸变波前的校正原理 ,采用直接斜率法在设计状态下对畸变波前进行了校正实验。结果表明 。 展开更多

关键词 波前校正 高能激光器 自由旋涡气动窗口 FADW 自适应光学系统 哈特曼-夏克波前传感器 波前畸变

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提高波前探测精度的高阶矩方法 被引量：7

13

作者 夏爱利 马彩文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期472-477,共6页

夏克-哈特曼波前传感器测量畸变波前的探测精度主要取决于光斑质心的测量精度。提出了一种提高光斑质心探测精度的新方法,在优化的探测窗口内使用高阶矩方法计算光斑的质心。首先,在整个子孔径内,通过一阶矩方法获得光斑的近似中心,然... 夏克-哈特曼波前传感器测量畸变波前的探测精度主要取决于光斑质心的测量精度。提出了一种提高光斑质心探测精度的新方法,在优化的探测窗口内使用高阶矩方法计算光斑的质心。首先,在整个子孔径内,通过一阶矩方法获得光斑的近似中心,然后以这个近似中心为中心,包含整个光斑,建立一个矩形窗口,并在该窗口内通过高阶矩方法重新计算光斑的质心。通过该改进的方法,在优化的探测窗口外,噪声的影响基本被消除;在优化的探测窗口内,噪声的影响也因为光斑权值比重的增大而削弱。实验结果证明:与传统方法相比,新方法提高了光斑质心测量的精度、重复性和稳定性。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 质心计算 高阶矩

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液体冷却大面泵浦板条激光器的波前畸变研究 被引量：2

14

作者 刘善超 刘洋 +2 位作者 刘磊 王喆 赵鸿 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期266-270,共5页

固体激光器中热效应引起的波前畸变影响了高光束质量,高功率的激光输出,限制了它在当代工业加工和科学研究领域的应用发展。以激光波前畸变的产生机理和液体冷却大面泵浦板条激光器的优势为切入点,利用哈特曼-夏克波前探测器进行一系列... 固体激光器中热效应引起的波前畸变影响了高光束质量,高功率的激光输出,限制了它在当代工业加工和科学研究领域的应用发展。以激光波前畸变的产生机理和液体冷却大面泵浦板条激光器的优势为切入点,利用哈特曼-夏克波前探测器进行一系列的波前畸变测试,通过对静态波前畸变量和动态波前畸变量等结果进行数据分析,对影响结果的因素进行分析,并提出改进意见,以期望进一步减少液体冷却大面泵浦板条激光器的热效应。 展开更多

关键词 激光器 热效应 波前畸变 液体冷却大面泵浦板条 哈特曼-夏克波前探测

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测量视觉系统MTF的一种客观方法 被引量：2

15

作者 全薇 凌宁 +2 位作者 宋贵才 王肇圻 陈志辉 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期20-22,共3页

视觉系统的光学调制传递函数( MTF ),通常采用以大脑知觉为基准,对客观物理刺激进行主观评价的心理物理方法来测量。利用哈特曼-夏克波前传感器测量视觉系统的波像差,再由波像差和瞳函数的自相关,即可得出视觉系统的MTF。与心理物理方... 视觉系统的光学调制传递函数( MTF ),通常采用以大脑知觉为基准,对客观物理刺激进行主观评价的心理物理方法来测量。利用哈特曼-夏克波前传感器测量视觉系统的波像差,再由波像差和瞳函数的自相关,即可得出视觉系统的MTF。与心理物理方法相比,该方法不受被测试者情绪和心理状态的影响,并克服了测量过程繁琐的缺陷,具有客观、简便、快捷的特点,测量的全过程仅需3分钟。 展开更多

关键词 视觉系统 光学调制传递函数 哈特曼-夏克波前传感器 测量 波像差 MTF

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光斑图抑噪预处理的方法研究 被引量：5

16

作者 王薇 陈怀新 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期54-56,60,共4页

为了提高光斑的质心探测精度,要对采集的光斑图在质心位置确定之前进行抑噪预处理,采用5种常用的图像处理方法对光斑图进行抑噪处理。仿真和实验结果表明,两种非线性滤波算法效果最好,极大地提高了质心探测精度,为波前相位探测中的数据... 为了提高光斑的质心探测精度,要对采集的光斑图在质心位置确定之前进行抑噪预处理,采用5种常用的图像处理方法对光斑图进行抑噪处理。仿真和实验结果表明,两种非线性滤波算法效果最好,极大地提高了质心探测精度,为波前相位探测中的数据处理提供了有益的参考。 展开更多

关键词 信息光学 抑噪方法 哈特曼-夏克波前传感器 质心探测精度 非线性算法

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一种提高HWS采样率的透镜式微扫描方法

17

作者 马辰昊 付跃刚 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期768-773,共6页

为改善传统哈特曼-夏克波前传感器对待测波前采样不足的缺点,对哈特曼-夏克波前传感器和微扫描进行了分析,提出一种提高哈特曼-夏克波前传感器采样率的透镜式微扫描方法。通过在微透镜阵列之前加入由PZT驱动的透镜扫描装置,对CCD采集的... 为改善传统哈特曼-夏克波前传感器对待测波前采样不足的缺点,对哈特曼-夏克波前传感器和微扫描进行了分析,提出一种提高哈特曼-夏克波前传感器采样率的透镜式微扫描方法。通过在微透镜阵列之前加入由PZT驱动的透镜扫描装置,对CCD采集的光斑分布情况进行高分辨率微扫描图像重建,通过对重建后的光斑分布进行波前重构,提高了哈特曼波前传感器对待测波前的采样率。通过对比实验验证,波前复原精度提高了41%,可以有效提高哈特曼传感器对波前探测的精度。 展开更多

关键词 应用光电子学 哈特曼-夏克波前传感器 透镜式微扫描 PZT驱动

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两种M^2因子实验测量方法的比较 被引量：2

18

作者 张浩 胡绍云 +1 位作者 钟鸣 吕百达 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2629-2633,共5页

为了从实验上分析和验证H-S传感器测量M2因子方法,对使用双曲线拟合法测量M2因子和H-S传感器测量M2因子做了详细的实验研究,且对实验结果、实验误差进行了比较与分析。研究表明:当H-S波前传感器透镜组足够多,重构误差较小,选取合适的泽... 为了从实验上分析和验证H-S传感器测量M2因子方法,对使用双曲线拟合法测量M2因子和H-S传感器测量M2因子做了详细的实验研究,且对实验结果、实验误差进行了比较与分析。研究表明:当H-S波前传感器透镜组足够多,重构误差较小,选取合适的泽尼克多项式阶数时,H-S波前传感器一次测量法得到的光束的M2因子与传统方法测得的M2因子值基本相当。与双曲线拟合法相比,H-S传感器法适用范围小,但是当满足测量条件时,H-S传感器法更便捷。 展开更多

关键词 M2因子 波前重构 哈特曼-夏克传感器 泽尼克多项式

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高速流场对光传输特性的影响 被引量：1

19

作者 陈志强 符松 +1 位作者 郭隆德 谢伟明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1515-1519,共5页

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束... 利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明:随着风洞流场马赫数增加,流场对光波传播的影响增大,光波波前畸变量显著提高。因此,在利用风洞进行气动光学试验研究之前,有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰。 展开更多

关键词 气动光学 风洞 高速流场 夏克-哈特曼传感器 波前相位

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CO_2激光辐照下光学薄膜的热畸变研究

20

作者 杨富 南景宇 +2 位作者 郑伟 张彬 黄伟 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期64-67,共4页

采用夏克-哈特曼波前传感器对不同基底材料、不同厚度单层光学薄膜以及不同膜系的多层光学薄膜样品在10.6μm激光辐照下的热畸变进行了实验研究。

关键词 CO2激光 光学薄膜 热畸变 基底 夏克-哈特曼波前传感器

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