基于小波变换的平板波前死条纹噪声滤除方法
发布时间：2021-11-21 10:10
高功率激光器的建造需要大量的高精度光学平板,其波前检测一般采用相移干涉技术。由于测试光在光学平板内的多次反射,存在由寄生干涉导致的死条纹现象。死条纹会在波前检测结果中引入周期性相位噪声,极大降低了波前检测结果的置信度。针对该问题,提出了一种基于小波变换的降噪方法,可根据死条纹噪声特征对波前检测结果进行降噪,不需要额外硬件或调整测试状态。实验结果表明,该方法可以有效滤除死条纹引入的相位噪声,且能很好地保留加工特征。
【文章来源】：中国激光. 2020,47(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
PSI测量平板透射波前示意图。
理想平板中测试光线的路径
考虑平板非理想状态下的情况,为补偿平板引入的光程差以得到零条纹,需将RF倾斜较小角度,记倾斜角为ε。若RF的倾斜方向与平板倾斜方向相反,经RF反射后光线入射平板的入射角为θ+2ε,此时,测试光的光线路径如图3所示。其中,d(x,y)为非理想平板的厚度分布,n(x,y)为非理想平板的折射率分布,当折射率变化很小时,可认为n(x,y)为常数n。若RF的倾斜方向与平板倾斜方向相同,经RF反射后光线入射平板的入射角为θ-2ε。D(x,y)为平板与RF的距离,θ′为θ相应的一次折射角,θ″为θ+2ε相应的二次折射角,根据折射定律,θ′与θ″满足由于RF的倾斜角为ε,返回光线T0的出射位置会偏离入射位置,即由图3中(x,y)偏离到位置(x′,y)。考虑到平板厚度的变化通常为μm量级,而平板的平均厚度通常为10 mm量级,因此,在计算光线的径向移动时,可忽略平板厚度的变化,即认为d(x,y)为常数。另外,由于入射角θ通常为1′量级或更小,RF倾斜角ε通常为0.1′量级或更小,故可忽略不同位置处平板与RF间距的差异,即认为D(x,y)也为常数。令平板不同位置的厚度均为d,平板不同位置到RF的距离均为D,则偏离量Δ=2[d+D]sin ε。由于入射角θ非零,返回光线T1、T2相对返回光线T0会发生径向错位,即由图3中的(x′,y)错位到(x′1,y)与(x′2,y),错位量δ=dsin θ-dcos θtan θ′。按D=10d、RF的倾斜角ε=0.1′进行估计,得到偏离量Δ=3.2×10-4d。按平板折射率n=1.457、入射角θ=1′进行估计,得到错位量δ=9.1×10-5d。按平板口径A=20d,平板口径对应像素数为500进行估计,得到PSI的像素尺寸L=4.0×10-2d。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小波去噪在太赫兹无损检测中的应用[J]. 张霁旸,任姣姣,陈思宏,李丽娟,赵常双. 中国激光. 2020(01)
[2]高功率固体激光装置的B积分判据探究[J]. 黄晚晴,张颖,孙喜博,耿远超,王文义,刘兰琴. 激光与光电子学进展. 2019(12)
[3]基于小波阈值去噪的偏振模色散测量[J]. 沙宇洋,席丽霞,张晓光,唐先锋,张文博. 中国激光. 2018(11)
[4]提高小波变换轮廓术测量精度的方法[J]. 张诚,陈文静. 光学学报. 2018(07)
[5]小波函数频域旁瓣对三维重建效果影响研究[J]. 许罗鹏,但有全,安康,杨繁荣,王骁鹏,陈渝,王清远. 中国激光. 2014(07)
[6]大口径平板中频波前均方根的测量方法[J]. 柴立群,石琦凯,魏小红,徐建程,李强,刘昂,徐凯源. 中国激光. 2012(01)
[7]一种新的小波变换空间载频条纹相位重建方法[J]. 李思坤,苏显渝,陈文静. 中国激光. 2010(12)
[8]基于最小二乘迭代的多表面干涉条纹分析[J]. 徐建程,石琦凯,柴立群,邓燕,许乔. 光学学报. 2008(07)
[9]强激光系统波前功率谱密度的数值计算研究[J]. 柴立群,许乔,邓燕,石崎凯. 光学技术. 2005(04)
硕士论文
[1]高功率激光束中高频位相畸变特性的研究[D]. 刘红婕.中国工程物理研究院 2005
本文编号：3509307
【文章来源】：中国激光. 2020,47(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
PSI测量平板透射波前示意图。
理想平板中测试光线的路径
考虑平板非理想状态下的情况,为补偿平板引入的光程差以得到零条纹,需将RF倾斜较小角度,记倾斜角为ε。若RF的倾斜方向与平板倾斜方向相反,经RF反射后光线入射平板的入射角为θ+2ε,此时,测试光的光线路径如图3所示。其中,d(x,y)为非理想平板的厚度分布,n(x,y)为非理想平板的折射率分布,当折射率变化很小时,可认为n(x,y)为常数n。若RF的倾斜方向与平板倾斜方向相同,经RF反射后光线入射平板的入射角为θ-2ε。D(x,y)为平板与RF的距离,θ′为θ相应的一次折射角,θ″为θ+2ε相应的二次折射角,根据折射定律,θ′与θ″满足由于RF的倾斜角为ε,返回光线T0的出射位置会偏离入射位置,即由图3中(x,y)偏离到位置(x′,y)。考虑到平板厚度的变化通常为μm量级,而平板的平均厚度通常为10 mm量级,因此,在计算光线的径向移动时,可忽略平板厚度的变化,即认为d(x,y)为常数。另外,由于入射角θ通常为1′量级或更小,RF倾斜角ε通常为0.1′量级或更小,故可忽略不同位置处平板与RF间距的差异,即认为D(x,y)也为常数。令平板不同位置的厚度均为d,平板不同位置到RF的距离均为D,则偏离量Δ=2[d+D]sin ε。由于入射角θ非零,返回光线T1、T2相对返回光线T0会发生径向错位,即由图3中的(x′,y)错位到(x′1,y)与(x′2,y),错位量δ=dsin θ-dcos θtan θ′。按D=10d、RF的倾斜角ε=0.1′进行估计,得到偏离量Δ=3.2×10-4d。按平板折射率n=1.457、入射角θ=1′进行估计,得到错位量δ=9.1×10-5d。按平板口径A=20d,平板口径对应像素数为500进行估计,得到PSI的像素尺寸L=4.0×10-2d。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小波去噪在太赫兹无损检测中的应用[J]. 张霁旸,任姣姣,陈思宏,李丽娟,赵常双. 中国激光. 2020(01)
[2]高功率固体激光装置的B积分判据探究[J]. 黄晚晴,张颖,孙喜博,耿远超,王文义,刘兰琴. 激光与光电子学进展. 2019(12)
[3]基于小波阈值去噪的偏振模色散测量[J]. 沙宇洋,席丽霞,张晓光,唐先锋,张文博. 中国激光. 2018(11)
[4]提高小波变换轮廓术测量精度的方法[J]. 张诚,陈文静. 光学学报. 2018(07)
[5]小波函数频域旁瓣对三维重建效果影响研究[J]. 许罗鹏,但有全,安康,杨繁荣,王骁鹏,陈渝,王清远. 中国激光. 2014(07)
[6]大口径平板中频波前均方根的测量方法[J]. 柴立群,石琦凯,魏小红,徐建程,李强,刘昂,徐凯源. 中国激光. 2012(01)
[7]一种新的小波变换空间载频条纹相位重建方法[J]. 李思坤,苏显渝,陈文静. 中国激光. 2010(12)
[8]基于最小二乘迭代的多表面干涉条纹分析[J]. 徐建程,石琦凯,柴立群,邓燕,许乔. 光学学报. 2008(07)
[9]强激光系统波前功率谱密度的数值计算研究[J]. 柴立群,许乔,邓燕,石崎凯. 光学技术. 2005(04)
硕士论文
[1]高功率激光束中高频位相畸变特性的研究[D]. 刘红婕.中国工程物理研究院 2005
本文编号：3509307
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3509307.html
