基於Zernike多項式的波前探測和重構方法

2023-06-12 11:02:01 2

專利名稱：基於Zernike多項式的波前探測和重構方法
技術領域：
本發明涉及一種Zernike多項式的波前和重構方法，用於自適應光學和光檢驗。
該技術在1978年，F.Roddier提出了曲率波前傳感器的概念，1989年N.Roddier對其進行的計算機仿真，1993年應用此種傳感器和雙壓電晶體變形鏡實現了閉環實驗，有關引證技術文件如下1.F.Roddier，M.Northcott，J.Elon.，「Asimple low-order adaptive optics system for near infrared application」，Pub.Astr.Soci.Pac.103131-149，1991.
2.F.Roddier，「Curvature sensinga diffraction theory」，NOAO1-5，1987.
3.N.Roddier，「Curvature sening for adaptive opticsAcomputer simulation」[Degree of Master of Science]，The University of Arizona，1987.
本發明的目的在於為克服由H-S波前傳感器組成的自適應學系統的複雜性和克服由曲率波前傳感器組成的自適應光學系統的不足，尋求一種簡單的、易實現的、快速探測且能基本適於低階模校正的自適應光學的波前傳感器。
本

發明內容
的具體實現方案是運用R.Noll建議的Zernike多項式表徵經大氣擾動的入瞳處的光學波前畸變;求出由兩個離焦面上(前後等距)的光強分布決定的歸一化Zernike項在特定形狀的探測器上的響應矩陣;由響應矩陣和入瞳處的波前在兩個離焦面上的光強分布，求出其Zernike項係數，從而實現波前的探測和重構。
此種新型方法所做出的傳感器，在自適應光學系統中適於低階模探測。與H-S傳感器和剪切幹涉式波前傳感器相比，具有系統簡單、易於實現等特點;與曲率波前傳感器相比，同屬由光強探測位相方法，其探測精度佔優。此種傳感器也適於探測一般光學波前的象差。
利用該方法製備的傳感器原理光路示於

圖1中。主透鏡L1的焦距為f1，場鏡L2的焦距為f/2，L2置於L1的焦平面處。波前傳感器原理上由兩個探測器組成，一個探測器測量P1平面上的光強分布I-1，它在焦平面的前方;另一個探測測量P2平面上的光強分布I2，它在焦平面的後方。兩個探測器與焦平面的距離均為1。
P1平面和P2平面處的探測器的形狀均如圖2示。
在圖1示的F處放置一薄膜鏡，使探測器置於薄膜鏡上，通過電路驅動薄膜鏡前後移動，實現前後兩個離焦面上光強分布的測量，由光強分布和響應矩陣就可求出Zernike項係數。
權利要求
1.一種基於Zernike多項式的波前探測和重構方法，其特徵在於運用RNo11建議和Zernike多項式表徵徑大氣擾動的入瞳處的光學波前畸變；求出由兩個前、後等距離焦面上的光強分布決定的歸一化Zernike項在特定形狀的探測器上的響應矩陣；由響應矩陣和入瞳處的波前在兩個離焦面上的光強分布，求出入射波前Zernike項的係數，實現波前的探測和重構；其主透鏡的焦距為f，場鏡的焦距為f/2，將場鏡置於主透鏡的焦平面處。
2.如權利要求1所述的基於Zernike多項式的波前探測和重構方法，其特徵在於，該方法中的重構入射波前的Zernike項的最高項可由探測器的各象元排列及形狀確定。
全文摘要
一種基於Zernike多項式的波前探測和重構方法，用於自適應光學和光學檢驗。該方法運用R.Noll建議的Zernike多項式表徵經大氣擾動的入瞳處的光學波前畸變；求出由兩個離焦面上(前後等距)的光強分布決定的歸一化Zernike項在特定形狀的探測器上的響應矩陣；由響應矩陣和入瞳處的波前在兩個離焦面上的光強分布，求出入射波前Zernike項的係數，該方法所制出的傳感器系統簡單，易於實現，其探測精度佔優。
文檔編號A61B3/107GK1105449SQ9411517
公開日1995年7月19日 申請日期1994年9月16日 優先權日1994年9月16日
發明者俞信, 魏學業 申請人:北京理工大學