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摘要:本发明提供一种基于光瞳映射模型的哈特曼波前复原方法,根据哈特曼波前传感器的入射光瞳信息,通过数据处理方式,提取光瞳分布的时域空域非均匀性特性导致的子孔径质心偏差,选择质心偏差小的子孔径,通过重构模式复原矩阵的形式完成波前复原。该方法综合考虑了光瞳的非均匀特性,尤其适于具备动态强度分布特性光瞳的哈特曼波前探测。同时,对动态强度分布光瞳下的像差准确校正、多校正器稳定解耦等方面也可提供一定的辅助作用。
主权项:1.一种基于光瞳映射模型的哈特曼波前复原方法,其特征在于,本方法以空域时域非均匀光瞳下的高精度波前复原为目标,通过入射光瞳强度分析,选择波前复原的有效子孔径,重构模式复原矩阵,完成波前复原,实现步骤如下:步骤(1)、搭建哈特曼波前传感器,在波前探测前获取入射光束的光瞳强度分布信息;哈特曼波前传感器同步采集光瞳强度分布图像,哈特曼波前传感器子孔径共76个,正方形布局,每个子孔径尺寸1mm×1mm,焦距21.7mm,入射光瞳Φ10mm,强度动态非均匀,光强填充因子F在0.2~0.8之间,F因子越低,表示近场光强越不均匀,拟探测前15阶泽尼克模式像差;哈特曼波前传感器包括微透镜阵列(2)和哈特曼探测器(3),待测光束经分光镜BS(1)分光,一部分经微透镜阵列(2)聚焦成像在哈特曼探测器(3)上,另一部分入射到光瞳探测器(4),光瞳探测器(4)用来获得光瞳映射模型,哈特曼探测器(3)根据成像光斑阵列和光瞳映射模型进行波前复原;步骤(2)、利用入射光束的光瞳强度分布信息,结合哈特曼波前传感器结构参数,理论计算该光瞳分布在平面波相位下的子光斑图像,分析各子孔径的波前复原信息受光瞳强度分布影响的程度,选择受强度分布影响小的子孔径作为有效子孔径,重构波前复原矩阵;步骤(3)、将光束入射到哈特曼波前传感器上,采集哈特曼波前传感器的子光斑图像,提取各子孔径波前复原信息,利用重构的波前复原矩阵完成波前复原;具体计算过程为:复原波前W=GS;其中,步骤(1)所述的光瞳强度分布信息可以随哈特曼波前传感器波前探测过程同步获取,也可以采用光瞳先验信息、预采集或事后处理形式;步骤(2)所述的各子孔径的波前复原信息可以为子孔径斜率,也可以为子波前二阶矩或子孔径光斑反演信息;步骤(2)所述的有效子孔径判据可采用子孔径斜率二阶矩信息的理论偏移量或统计值,也可采用子光斑形态分析方法;哈特曼波前传感器提取各子孔径斜率的同时,根据光瞳强度分布计算各子孔径在近场影响下斜率偏移情况,选择斜率偏离0.1像素的子孔径为有效子孔径,根据有效子孔径序号重构模式复原矩阵;哈特曼探测器得到的光斑阵列斜率信息记为S,根据光瞳映射模型得到的斜率误差矩阵为Se,S和Se为相同维度的矩阵,若absSe0.1,则对应序号的斜率S置零,并认为是无效子孔径,然后根据有效子孔径序号重构模式复原矩阵G;步骤(3)所述的各子孔径波前复原信息提取过程中,可并行进一步操作如子孔径减阈值、子孔径加窗、质心修正、斜率加权;通过入射光瞳映射模型获取近场强度分布对哈特曼子光斑影响情况,据此选择哈特曼有效子孔径,利用有效子孔径完成波前复原。
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