用Hartmann－Shack传感器测量激光束的波前相位

Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ传感器已经用于自适应光学系统。它可以同时探测出一束光的振幅和相位信息。通过一个位置传感器，比如ＣＣＤ，它就可以成为一种对光学系统和光束的静态和动态质量诊断的有力工具。从Ｈ－Ｓ波前传感器的输出（波前斜率和近场强度分布），就可以推算出远场特点，如ＰＳＦ和ＯＴＦ。本文将介绍波前重构的理论分析和远场特征评估。同时也给出了光束质量的静态和动态的测量结果。     

H—S波前传感器时域采样频率对探测误差的影响

波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分。讨论了Ｈａｒｔｍａｎｎ－０Ｓｈａｃｋ－（Ｈ－Ｓ）波前传感顺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。     

波前传感器子孔径数和信标亮度的匹配

针对云南天文台１．２ｍ望远镜上的６１单元高分辨率自自应光学系统，进行了微光工作环境下波前传感器子孔径数和信标亮度匹配的实验研究。在Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ波前传感器前的平行光路加入一个变倍光学系统，进行了８＊８、６＊６、４＊４和２＊２子孔径阵列在不同信标亮下波前感器对波前的探测实验。     

H-S波前传感器在测量光束质量因子M 2中的应用

仿真研究了H－S测量M^2因子等光束质量指标的全过程和可行性。结果表明，由H－S测量的圆形光束的M^2因子值与原始光束的M^2因子值基本相当，有很好的一致性。由此认为，H-2S除了可以评价远场测量系统探测得到的光斑的各种量，比如PSF，OTF，衍射极限，环围能量等远场特性，而且还可以从M^2因子来说明光束质量的特性。     

动态波前相位的高分辨率测量

动态波前相位信息测量是大气光学，气动光学和激光技术等领域的重要实验手段。提出了一种具有高的时间和空间分辨率以及长的测量持续时间的动态波前相位测量方法。应用Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ波前传感器获得高空间分辨率的相位信息，采用高帧频ＣＣＤ摄象机获得高时间分辨率图象数据。     

自适应光学系统中变形镜和波前传感器共轭位置要求的分析

通过对几何光学和物理光学模型的数值计算,分析了自适应光学系统中小像差畸变波前在空间自由传播时自身的变化情况,进而给出了系统中对变形镜和波前探测器与被校正瞳面之间共轭位置关系的要求和允许范围.结果表明,波前自由传播时的变化程度决定于像差自身的类型和大小、光束的口径以及传播的距离,大口径小像差波前近距离传播时波前变化误差很小.一般来说,变形镜和波前传感器偏离被校正瞳面共轭位置距离满足菲涅尔数大于1000时,对系统校正效果的影响可以忽略.实际应用中,应该根据校正对象的特征来具体计算波前误差随传播距离的变化,从而设计波前传感器和变形镜的位置,以及选择使用4F光学系统.本文的分析可以为自适应光学系统的整体光路设计提供一定理论参考.     

用Hartmann—Shack波前传感器测量大气湍流特征

建立了一个小型Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ波前传感器来测量大气扰动特征。通过单子孔径的象移和许多间距不同的子孔径之间的象移差测得的到达角起伏的统计值来计算出Ｆｒｉｅｄ参数ｒ０。本文推导了采用不同孔径参数的实验结果，以及波前斜率的功率谱密度。     

用于21单元H—S波前传感器的自适应光学波前信号处理机

需要处理的数据量大要求处理的速度快，是应用于Ｈ－Ｓ波前传感器的自适应光以前信号处理机的主要特点。本文完成了利用ＴＭＳ３２０Ｃ２５作为处理器，应用于２１单元Ｈ－Ｓ波前传感器的实时波前信号处理的研制。该系统完成对Ｈ－Ｓ波前传感器输出的高帧频图象信号的采集、处理、并计算出波前校正所需的控制信号，处理速度不低于２５０帧／秒。     

动态光束波前测量系统

动态光束波前测量系统一、简介本系列设备采用动态哈特曼传感器原理，配合专用波前处理软件包，具有以下特点：●同时测量光束的相位和光强（即复振幅）分布，获得评价激光光束和光学系统质量的全面数据。●测量时与光学基准脱机，环境适应能力强。●连续记录动态变化。●...     

H—S法波前探测的高速图象采集系统

自适应光学系统中有两种方法用于测定波前的局部斜率：剪切干涉测量法和哈特曼法（以下简称Ｈ－Ｓ法）。由于Ｈ－Ｓ法运用较简单的光学系统，无需任何活动组件，具有较高的光效率，并能很好地用于探测器阵列，因此它更普遍地用于自适应光学系统中。本文介绍了一种应用于Ｈ－Ｓ法波前探测的高速图象采集系统，提出了应用本图象采集系统解决高帧频探测器阵列与数据处理机之间的同步协调的方法。     

37单元自适应光学系统实时波前处理

讨论了３７单元自适应光学系统中子孔径排布、ＣＣＤ相机的图象输出方式及波前处理算法的特点，并介绍了针对系统中帧频为３８０／秒的波前探测器研制的用５片ＴＭＳ３２０Ｃ２５并行处理的、峰值运算速度达１亿次／秒的高速数字处理器－波前处理机的原理和实现。该机对一帧图象的采集和处理延时为３．４ｍｓ。     

H－S法波前探测的高速图象采集系统

自适应光学系统中有两种方法用于测定波前的局部斜率：剪切干涉测量法和哈特曼法（以下简称Ｈ－Ｓ法）。由于Ｈ－Ｓ法运用较简单的光学系统，无需任何活动组件，具有较高的光效率，并能很好地用于探测器阵列，因此它更普遍地用于自适应光学系统中。本文介绍了一种应用于Ｈ－Ｓ法波前探测的高速图象采集系统，提出了应用本图象采集系统解决高帧频探测器阵列与数据处理机之间的同步协调的方法。     

激光波前相位测试与校准技术

Hartmann-Shack波前传感器通过一个微透镜阵列和CCD可同时探测一束激光的振幅和相位信息,通过波前重构算法,可以获得激光的波前相位信息。本文介绍了Hartmann-Shack法激光波前相位测试方法和测试原理,并对Hartmann-Shack波前传感器的校准方法及校准不确定度进行了探讨。     

抑制微光波前传感器随机噪声的方法研究

在自适应光学系统微光波前传感器中采用像增强器后，高帧频CCD输出的图像中会产生严重的随机噪声，影响光斑质心计算精度，从而使自适应光学系统波前探测精度降低。本文根据微光波前传感器中CCD输出图像的特点对中值滤波，均值滤波，自相关，延时相关等多种方法进行了仿真和实验比较，并提出了一系列评价方法。研究表明延时相关算法是最佳选择。     

基于哈特曼传感器的激光波前分布测量技术

激光波前分布作为ISO新列入的衡量激光光束质量的重要参数,对其有效、准确地测量显得十分重要.根据哈特曼波前测量原理,详细介绍了基于哈特曼传感器的激光波前分布测量装置、哈特曼传感器波前斜率测量方法和常用波前重构算法,引入一种定标哈特曼传感器针孔阵列与CCD间距的方法,分析定标实验数据及使用已定标的哈特曼波前分析仪测量波前的实验结果.实验证明定标方法可靠有效.     

高级像差对人眼成像质量和视觉的影响

定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义.利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐度和对比敏感度函数CSF.根据MTF和Strehl比率分析了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响.研究表明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较小,甚至可以忽略.对Zemik前6级像差进行矫正,可以得到相当好的视觉.     

提高Hartmann波前传感器质心探测精度的阈值方法

详细地讨论了Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质探测的误差来源。主要讨论了光量子起伏、ＣＣＤ的背影电子噪声引起的质心探测误差，并对采样阈值对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测精度的影响进行了分析。本文对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传器的经设计以及实际操作提供了一定的理论依据。     

人眼像差哈特曼测量仪的重复性测试

人眼像差哈特曼测量仪利用 Hartmann-Shack 波前传感器探测波前,并用 Zernike 多项式实现波前的重建。测试结果的重复性对该仪器来说是至关重要的。此仪器对模拟人眼静态像差和活体人眼动态像差分别进行单帧采集和连续采集,所得的模拟人眼静态像差 Zernike 系数的标准偏差的最大值,PV 与 RMS 依次为 0.016?,0.061?和 0.006?;活体人眼动态像差 Zernike 系数的标准偏差的最大值,PV 与 RMS 依次为 0.045?,0.167? 和 0.030?,这些指标都小于 ?/5,表明该仪器具有较高的重复性。     

星体目标自适应光学成象补偿

大气湍流等动态波前扰动限制大型望远镜的分辨能力，是从有望远镜以来几百年的老问题，自适应学技术提供了解这一问题的途径。但对星体目标来说由于所能利用的光能极为有限，动态扰动的时间－空间特性又对系统提出很高要求，因而难度很大。本文报导我们用２１单元自适应光学系统在云南天文台１．２ｍ望远镜上对星体目标进行的首次试验。介绍了针对弱光动态目标的特点对系统的改进。实验结果表明了这一自适应光学系统可以在光子计数率     

基于FPGA技术的波前斜率处理方法

以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例，分析了传统基于DSP的波前斜率处理方法的优缺点，提出了一种基于FPGA技术，采用单像素控制的新型波前斜率处理方法，该方法可以使得波前斜率处理机的实时性更强，体积更小，并能适用于不同子孔径布局和不同子孔径数的自适应光学系统。