基于Shack-Hartmann原理的激光波前探測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、Shack-Hartmann波前傳感器在天文觀測(cè)、激光大氣通信、人眼像差測(cè)量、光學(xué)元件面型測(cè)量以及光束質(zhì)量診斷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，它主要由兩部分組成，一部分是用來分割待測(cè)激光波面的微透鏡陣列，另一部分是用來捕獲波面信息的CCD成像相機(jī)，它的探測(cè)原理是將入射的激光波前在入射面分割成一個(gè)個(gè)子波前，經(jīng)過微透鏡陣列成光斑點(diǎn)陣列圖像，最終通過波前斜率計(jì)算重構(gòu)出待測(cè)激光波前。本文在基于Shack-Hartmann傳感器原理的基礎(chǔ)上，對(duì)測(cè)量激光波前的一些

2、技術(shù)問題上進(jìn)行了深入研究，并驗(yàn)證了此方案，主要的研究工作如下：
　　1.設(shè)計(jì)了Shack-Hartmann傳感器模擬系統(tǒng)，利用ZEMAX的自定義表面US_ARRAY和澤尼克面型來模擬系統(tǒng)，再通過物理光學(xué)傳播分析得到光斑點(diǎn)陣列灰度圖像，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)探測(cè)過程的模擬。
　　2.波前檢測(cè)算法的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，在光斑點(diǎn)陣列質(zhì)心計(jì)算算法上，對(duì)傳統(tǒng)質(zhì)心計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，采用圖像處理的方法，通過判斷光斑連通區(qū)域獲取光斑質(zhì)心，并加入對(duì)連通區(qū)域面積的

3、限制，增大了傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍，提高了探測(cè)精度，同時(shí)避免了零星光點(diǎn)的干擾。在匹配質(zhì)心偏差計(jì)算算法上，利用光斑匹配外推法算法，該算法能夠很大程度上提高傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍。
　　3.對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的算法的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，通過對(duì)得到的光斑點(diǎn)陣列灰度圖像進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理及算法實(shí)現(xiàn)，最終從光斑點(diǎn)陣列圖還原出了待測(cè)激光波前，還原結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果幾乎吻合。
　　本文研究了基于Shack-Hartmann原理的激光波前檢測(cè)方案，設(shè)計(jì)及