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用H-S波前传感器测量穿过超声速流场的激光像差特性 被引量：4
1
作者 张翔 王春鸿 +1 位作者 鲜浩 柳建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1003-1007,共5页
用Hartmann-Shack(H-S)波前传感器可以准确测量穿过超声速流场的激光波面及其变化过程,进一步计算可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。给出了H-S方法测量穿过超声速流场激光波面的原理,采用模式法进行了波前重构,计算了在几种流场... 用Hartmann-Shack(H-S)波前传感器可以准确测量穿过超声速流场的激光波面及其变化过程,进一步计算可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。给出了H-S方法测量穿过超声速流场激光波面的原理,采用模式法进行了波前重构,计算了在几种流场条件下的激光波面像差特性PV值,RMS值和Zernike像差系数、Strehl比和环围能量曲线等。结果表明,H-S法可以很好地反映流场建立、稳定和结束过程中Zernike像差的变化。比较无流场和给定参数的超声速流场,激光穿越后产生的最明显的像差变化为离焦和低阶像散的增大。在相同流场参数下,无模型时光束质量好于有模型时光束质量。 展开更多
关键词 超声速流场 激光传输 H—S波前传感器 光束波面像差 Zernike像差系数
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穿越流场激光像差特性的动态测量——H-S波前传感器方法 被引量：1
2
作者 张翔 蔡青 朱兴华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期103-106,共4页
用H-S(Hartmann-Shack)波前传感器可以精确测量穿过超声速流场的激光动态波面及其变化过程,进一步计算还可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。讨论了利用H-S波前传感器测量穿过超声速流场激光波面的原理,并采用模式法进行波前重构,... 用H-S(Hartmann-Shack)波前传感器可以精确测量穿过超声速流场的激光动态波面及其变化过程,进一步计算还可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。讨论了利用H-S波前传感器测量穿过超声速流场激光波面的原理,并采用模式法进行波前重构,得到了在几种流场条件下的激光波面像差特性如PV和RMS、各阶Zernike像差系数,环围能量分布和Strehl比等。结果表明,采用H-S传感器进行测量、并用模式法进行波前重构可以较好反映流场建立、稳定和结束过程中各阶Zernike像差的变化。比较无流场和给定参数的超声速流场,激光穿越后产生的最明显变化为离焦A3和低阶像散A5的增大。 展开更多
关键词 超声速流场 h-s波前传感器 激光传输特性 波前像差 Zernike像差系数
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基于H-S波前传感器的高能激光材料热效应参量测试 被引量：4
3
作者 樊红英 张浩 +3 位作者 赵琦 蒋泽伟 贾静 陈好 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期201-205,共5页
为了实现高能激光材料热效应参量的在线测试,设计了一套50mm口径的测量装置。装置采用准直He-Ne激光为光源,准直光经激光材料后的光程差用Hartmann-Shack波前传感器检测。根据波像差分解理论及波前变换关系,获得了高能激光材料热效应... 为了实现高能激光材料热效应参量的在线测试,设计了一套50mm口径的测量装置。装置采用准直He-Ne激光为光源,准直光经激光材料后的光程差用Hartmann-Shack波前传感器检测。根据波像差分解理论及波前变换关系,获得了高能激光材料热效应参量。分析评估了装置的扩展测量不确定度,对影响测量不确定度的系统参量进行了校准,最后设计并完成了测量不确定度对比验证实验。结果表明,系统波前畸变测量不确定度为0.06λ,30m^120m范围热焦距的扩展测量不确定度为8.4%。该系统能有效地用于高能激光材料热效应参量的在线测试。 展开更多
关键词 测量与计量 热效应 Hartmann-Shack波前传感器 长焦距测量 激光材料 测量不确定度
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基于H-S波前传感器的正支共焦腔准直技术研究
4
作者 张翔 向安平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期430-433,共4页
采用H-S波前传感器对非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准。进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中... 采用H-S波前传感器对非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准。进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中可能还包含离焦等高阶像差,因此在腔外用Hartmann-Shack波前传感器进行光束相位测量,得到了35阶像差Zernike系数、波面PV和RMS值,进一步计算得到环围能量曲线等,从而可以全面了解输出光束质量并能有针对性地对光腔进行调整,达到较理想的光腔共轴状态。 展开更多
关键词 信息光学 正支共焦腔 h-s波前传感器 调腔共轴方法 Zernike像差
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采用H-S波前传感器探测虚共焦非稳腔输出光束波前像差
5
作者 张翔 蔡青 向安平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S3期196-199,共4页
在腔内失调理论分析基础上,实验研究了无源虚共焦非稳腔失调前、后输出光束波前像差特性。结果表明,用Hartmann-Shack波前传感器进行探测,并用模式法进行波前重构可以较好反映输出光束波前像差,虚共焦腔耦合输出调腔光的波前Zernike像... 在腔内失调理论分析基础上,实验研究了无源虚共焦非稳腔失调前、后输出光束波前像差特性。结果表明,用Hartmann-Shack波前传感器进行探测,并用模式法进行波前重构可以较好反映输出光束波前像差,虚共焦腔耦合输出调腔光的波前Zernike像差主要集中在前15阶,其中比较显著的像差有离焦Z3、低阶像散Z4和Z5、以及球差Z10。且腔内倾斜扰动对光束强度分布有显著的影响,可能引起某些Zernike高阶像差如离焦、慧差和像散的增加,但首先带来的是Zernike倾斜像差的增大。因此在作腔内像差补偿时,应首先考虑腔内倾斜像差的补偿。 展开更多
关键词 激光光学 虚共焦非稳腔 h-s波前传感器 波前重构 Zernike像差
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扇形子孔径布局H-S传感器对圆域的探测性能研究
6
作者 刘进舟 王海英 +1 位作者 魏凌 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第8期20-23,34,共5页
通过Zernike模式波前重构算法进行计算机仿真计算,对扇形子孔径布局的Hartmann-Shack波前传感器探测性能进行仿真研究,对比分析了方形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器的探测性能。结果表明,扇形子孔径布局是一种有效的Hartmann-Shac... 通过Zernike模式波前重构算法进行计算机仿真计算,对扇形子孔径布局的Hartmann-Shack波前传感器探测性能进行仿真研究,对比分析了方形子孔径布局Hartmann-Shack波前传感器的探测性能。结果表明,扇形子孔径布局是一种有效的Hartmann-Shack波前传感器的布局方式,在低子孔径密度且孔径数目差异不多的条件下,比方形孔径布局探测精度更高。 展开更多
关键词 子孔径布局 探测性能 波前重构 h-s波前传感器 自适应光学
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H-S波前传感器时域采样频率对探测误差的影响
7
作者 王慎 曹根瑞 《光电工程》 EI CAS CSCD 1998年第6期24-27,共4页
波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分。讨论了ＨａｒｔｍａｎｎＳｈａｃｋ（ＨＳ）波前传感器的采样频率对探测误差的影响，理论分析结果说明，时域采样频率引入的探测误差是ＨＳ波前传感器的重要误差源，其大小随时域采样... 波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分。讨论了ＨａｒｔｍａｎｎＳｈａｃｋ（ＨＳ）波前传感器的采样频率对探测误差的影响，理论分析结果说明，时域采样频率引入的探测误差是ＨＳ波前传感器的重要误差源，其大小随时域采样频率的增大而下降。 展开更多
关键词 波前传感器 自适应光学 时域
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基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法
8
作者 涂芳 周华涛 袁晓桂 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期232-237,共6页
为了提升机载遥感通信系统的成像质量,增强遥感通信效能,提出基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法。首先利用H-S波前传感器实施波前探测,结合Zernike多项式,构建携带Zernike系数的详细遥感波前畸变的信息。然后,利用基于... 为了提升机载遥感通信系统的成像质量,增强遥感通信效能,提出基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法。首先利用H-S波前传感器实施波前探测,结合Zernike多项式,构建携带Zernike系数的详细遥感波前畸变的信息。然后,利用基于深度学习的卷积神经网络对波前畸变信息实施分析,结合CBAM注意力机制,实现波前畸变的特征识别及分类,并利用网络全连接层的整合逼近能力,实现波前畸变特征的量化。最后,根据波前畸变特征量化构建电压补偿相位,结合SPGD算法自适应生成DM变形镜的控制信号,通过控制信号的迭代生成,达到波前畸变的校正目的。实验表明,所提方法畸变校正效果显著,能够有效改善机载遥感通信系统的成像质量,为可靠遥感数据的生成提供技术支持。 展开更多
关键词 h-s波前传感器 ZERNIKE多项式 Zernike系数 CBAM注意力机制 SPGD算法
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面向自由空间光通信波前校正的改进模拟退火算法
9
作者 李洪利 刘欣悦 +2 位作者 杜博军 曹景太 张恒 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期784-793,共10页
为了补偿大气湍流对相干自由空间光通信的影响,本文研发了一种基于改进模拟退火算法的自适应光学系统,旨在优化系统的混频效率和降低误码率,从而提升整体系统性能。首先,介绍了含有无波前自适应光学部分的相干光通信系统的组成,并重点... 为了补偿大气湍流对相干自由空间光通信的影响,本文研发了一种基于改进模拟退火算法的自适应光学系统,旨在优化系统的混频效率和降低误码率,从而提升整体系统性能。首先,介绍了含有无波前自适应光学部分的相干光通信系统的组成,并重点分析了混频效率和误码率等关键参数。随后,详细阐述了改进模拟退火算法的工作原理及其在自适应光学系统中的应用。为了验证算法的有效性,进行了数值模拟分析,并与传统算法进行了对比分析。最后,在实验平台上收集实际数据以进一步评估算法性能。实验结果表明:改进模拟退火算法相比于普通模拟退火算法,迭代次数减少50%的情况下,误码率降低到10^(-9),混频效率提高到0.9。改进模拟退火算法可以减少传统自适应光学系统的迭代次数,提高波前校正精度,满足通信系统的需求。 展开更多
关键词 波前校正 自适应光学 无波前传感 混频效率 误码率
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哈特曼传感器检测微透镜波前方法
10
作者 杨伟斌 王春艳 +4 位作者 张为国 王金玉 夏良平 杜春雷 孙昊 《应用光学》 北大核心 2025年第2期380-387,共8页
随着微透镜的广泛应用,微透镜光学性能的快速检测是使用者和加工人员亟待解决的关键问题。提出利用哈特曼波前传感器来检测微透镜波前,从而快速表征其光学性能。为了验证该方法的可行性,设计了利用哈特曼传感器测量微透镜波前的总体方案... 随着微透镜的广泛应用,微透镜光学性能的快速检测是使用者和加工人员亟待解决的关键问题。提出利用哈特曼波前传感器来检测微透镜波前,从而快速表征其光学性能。为了验证该方法的可行性,设计了利用哈特曼传感器测量微透镜波前的总体方案,搭建了测量实验系统,并对测量的误差源进行了分析。结合实验方案,研究质心提取算法、Zernike多项式波前重构算法,保证光斑质心提取精度及波前重构精度,并分析了待测透镜孔径衍射对波前检测精度的影响。结合200μm的凸透镜进行波前检测实验,得到了其波前误差和初级像差信息,为微透镜光学性能的快速检测提供了一种全新的思路。 展开更多
关键词 微透镜 哈特曼传感器 质心提取 波前重构 光学性能
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基于哈特曼波前探测的显微物镜像差检测方法研究
11
作者 布一帆 邹有云 +3 位作者 杜文杰 邓杰 葛鑫磊 马剑强 《光电工程》 北大核心 2025年第7期123-132,共10页
显微物镜的光学性能决定显微成像质量,这对波前像差检测具有重要意义。因此,提出一种基于哈特曼波前传感器的显微物镜像差检测方法。该方法可利用双球面法标定系统误差,实现显微物镜像差的检测。建立仿真模型并模拟分析,结果表明,该方... 显微物镜的光学性能决定显微成像质量,这对波前像差检测具有重要意义。因此,提出一种基于哈特曼波前传感器的显微物镜像差检测方法。该方法可利用双球面法标定系统误差,实现显微物镜像差的检测。建立仿真模型并模拟分析,结果表明,该方法测量的显微物镜像差与实际像差近似相等,验证了该方法的有效性。搭建实验装置并对显微物镜进行像差检测,结果表明,物镜的均方根值(RMS)检测精度≤10 nm,重复性精度<0.3 nm,验证了该方法的可行性,为中低倍数显微物镜波前像差检测提供了一种检测方法。 展开更多
关键词 波前像差检测 哈特曼波前传感器 绝对检测技术 显微物镜
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基于波前传感器的振动信号面阵遥感探测研究
12
作者 罗鸿声 罗权 +2 位作者 袁靖 苏金善 江伟 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期60-70,共11页
振动信号的遥感探测在地质勘探和地震监测中具有重要应用。基于此,本研究发展了一种基于波前传感器的激光遥感系统,可在目标区域内实现地震波的面阵探测。为优化探测效果,建立了激光衰减模型、面阵推扫探测模型及激光功率反射模型。为... 振动信号的遥感探测在地质勘探和地震监测中具有重要应用。基于此,本研究发展了一种基于波前传感器的激光遥感系统,可在目标区域内实现地震波的面阵探测。为优化探测效果,建立了激光衰减模型、面阵推扫探测模型及激光功率反射模型。为验证系统的空中动态探测能力,在200 m飞行高度上使用70 mW的连续635 nm波长的激光器照射目标区域。实验结果表明,地面不同位置的振动信号与波前传感器中的微透镜阵列之间存在一对一对应关系。与传统方法相比,该系统具备实时处理地面振动数据的优势,可快速分析并提取地震波关键特征。采用11×11微透镜阵列配置时,探测覆盖面积达1.2 m^(2),实现了对较大区域的有效面阵探测。 展开更多
关键词 激光遥感 振动信号 波前传感器 面阵探测
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基于哈特曼探测器的光学传递函数测量方法研究
13
作者 张黄轲 李子凡 +4 位作者 施文恺 毛红敏 陆焕钧 樊丽娜 曹召良 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期819-829,共11页
为实现光学传递函数的低成本、实时测量,本文提出基于哈特曼探测器的光学传递函数测量方法。首先,基于哈特曼探测器的测量波面,给出光学传递函数的测量方法。然后,设计传函测量光路,并给出焦深、像差和焦距的测量方法。同时,设计了物镜... 为实现光学传递函数的低成本、实时测量,本文提出基于哈特曼探测器的光学传递函数测量方法。首先,基于哈特曼探测器的测量波面,给出光学传递函数的测量方法。然后,设计传函测量光路,并给出焦深、像差和焦距的测量方法。同时,设计了物镜像差的标定光路,并给出标定方法。最后,搭建实验光路,实现了单透镜的调制传递函数(MTF)、像差、焦距、焦深及色差的测量。结果显示,该方法实现了0~1°视场透镜的MTF测量;透镜的像散、慧差及球差分别为0.114λ、0.128λ和0.02λ;0°视场下透镜的色差在红、绿、蓝三个波长下分别为0.047λ、0.055λ、0.048λ,1°视场下增长到0.117λ、0.176λ和0.154λ;焦深为0.454 mm,误差2%,焦距为74.6 mm,误差0.8%。结果表明该测量方法能够实现透镜的传函测量,为光学系统传函的低成本、实时测量提供技术途径。 展开更多
关键词 哈特曼探测器 光学传递函数 像差 焦距测量 色差
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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
14
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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光学波前传感技术研究进展
15
作者 孙思蔚 魏静轩 刘永 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期672-684,共13页
光学波前是光波相位面的几何表示,光学波前传感技术通过检测光波传播路径中的相位变化来分析物体的性质。该技术广泛应用于大气湍流检测、光学元件缺陷分析、生物样品研究等领域,在天文学、自适应光学、显微成像、激光系统和生物医学等... 光学波前是光波相位面的几何表示,光学波前传感技术通过检测光波传播路径中的相位变化来分析物体的性质。该技术广泛应用于大气湍流检测、光学元件缺陷分析、生物样品研究等领域,在天文学、自适应光学、显微成像、激光系统和生物医学等方面具有重要作用。然而,常见探测器仅对光强度敏感,为了探测光学波前,通常需要在探测前端使用一系列复杂的光学元件,这导致系统体积庞大、成本高昂且结构复杂。近年来,随着微纳光学和人工智能等领域的不断进展,涌现出一系列基于新原理、新器件和新算法的集成化、小型化和高性能的光学波前传感技术。该论文系统综述了近期光学波前传感技术的研究进展,并根据其原理将其分为干涉型和非干涉型两大类,具体包括剪切干涉型、光栅干涉型、近场干涉型、算法重构型和维度关联型等技术。最后,总结了当前领域尚存的挑战,并展望了未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 光学波前传感 微纳光学 人工智能 自适应光学
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哈特曼波前传感器的应用 被引量：48
16
作者 姜文汉 鲜浩 +3 位作者 杨泽平 姜凌涛 饶学军 许冰 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第2期228-235,共8页
夏克—哈特曼（S－H）波前传感器可以用很高的采样频率同时测量出光场的相位分布和强度分布。它不仅作为波前传感器广泛地应用于自适应光学系统之中，而且还用于光学元件和光学系统的检测、激光光束质量诊断和大气扰动测量之中。我们研... 夏克—哈特曼（S－H）波前传感器可以用很高的采样频率同时测量出光场的相位分布和强度分布。它不仅作为波前传感器广泛地应用于自适应光学系统之中，而且还用于光学元件和光学系统的检测、激光光束质量诊断和大气扰动测量之中。我们研制了一系列S－H波前传感器。本文总结了这些传感器在不同领域的测量结果。 展开更多
关键词 S-H波前传感器 自适应光学 光学系统
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利用动态跟踪原理进行质心计算的新方法 被引量：2
17
作者 李博 俞信 胡新奇 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期101-104,共4页
分析 H- S(Hartm ann- Shack)波前传感器在扩展动态范围及抑止噪声方面存在的不足 ,提出了根据大气湍流的时间特性确定在一次采样时间间隔内质心移动的变化范围 ,对质心进行连续动态跟踪测量的新方法 .该方法在大气扰动较强时 ,可以扩... 分析 H- S(Hartm ann- Shack)波前传感器在扩展动态范围及抑止噪声方面存在的不足 ,提出了根据大气湍流的时间特性确定在一次采样时间间隔内质心移动的变化范围 ,对质心进行连续动态跟踪测量的新方法 .该方法在大气扰动较强时 ,可以扩展波前传感器动态范围 ,有效地降低 CCD读出噪声和散弹噪声对质心探测精度的影响 。 展开更多
关键词 自适应光学 h-s波前传感器 质心计算 散弹噪声 动态跟踪原理 大气扰动 时间特性
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五角棱镜在大口径望远镜检测中的应用 被引量：4
18
作者 常山 曹益平 何卫国 《工具技术》 北大核心 2004年第12期58-61,共4页
提出了一种用子孔径拼接法检测大口径望远镜的方案,分析了五角棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微小偏角时使光束转向改变波前的复杂情况;计算机模拟试验证明了由于机械运动引起的波前改变量是可分离的,有利于五角棱镜在大口径望远... 提出了一种用子孔径拼接法检测大口径望远镜的方案,分析了五角棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微小偏角时使光束转向改变波前的复杂情况;计算机模拟试验证明了由于机械运动引起的波前改变量是可分离的,有利于五角棱镜在大口径望远镜中发挥最佳效能。 展开更多
关键词 棱镜 波前 接法 光束 计算机模拟试验 望远镜 拼接 大口径 三维 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
19
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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哈特曼传感器测量人眼波像差的特性研究 被引量：16
20
作者 全薇 凌宁 +3 位作者 王肇圻 饶学军 王成 陈志辉 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期1-5,共5页
准确测量人眼波像差,对提高正常眼睛的视力和人眼屈光矫正手术具有重要的实验和临床 价值。对哈特曼传感器测量人眼波像差的精确性和重复性进行了研究,测量人眼离焦的精度为0.2D,波像差的平均偏差为0.065mm。
关键词 波像差 人眼波像差 波前传感器 哈特曼传感器
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