基于单帧焦面图像的波前相位反演方法研究

发布时间：2024-04-25 05:10

　　波前的相位反演技术是一种利用光束衍射场的二维强度分布信息来重构波面像差的一种方法。传统的基于单帧焦面图像的相位反演方法,具有结构简单,能量利用率高的优点。但此方法存在多解问题,即同一个远场光斑对应多个近场波前。目前精度较高的相位反演方法是相位差法。然而,此方法需要分光探测两幅或多幅远场图像,装置较复杂,其应用受到了一定限制。为了解决上述问题,本文利用二维空间调制技术来打破近场像差对称性,提出了一种基于Walsh函数二维离散相位调制的单帧焦面图像反演方法。该方法相较传统相位反演算法,减少了迭代次数,节省了算法运行时间,可准确复原待测像差。之后提出了一种基于混合焦距菲涅耳波带片的相位反演方法。此方法结构更加简单,利用二维微细加工工艺,在一个基片上的不同象限实现多个焦距的组合。CCD靶面可以同时探测到部分波前的焦面信息和离焦信息,通过此组合信息可以精确复原波前。论文的主要研究内容如下:研究了分别基于夫琅和费衍射和光波角谱传输法的透镜波前传输理论模型。通过对离散傅里叶变换的空域和频域进行理论推导,得到了统一物像空间坐标所需的采样点数。搭建实验平台验证了两种光学传输模型应用于透镜远场计算的准确性...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-4径向干涉仪的新结构[17,18]

第一章绪论3于透镜的引入，改变了光束的焦距，在出光位置，两束光发生干涉，在径向剪切形成干涉图案[16]。平行平板平行平板补偿板透镜图1-3径向剪切干涉仪原理图此外，径向干涉仪还有其他形式。Hariharan和Sen于1961年提出了一种环路径向剪切干涉仪，如图1-4(a)所示[1....

图1-6点衍射波前传感器

第一章绪论4射后，被四棱锥镜分成四部分，再经过中继透镜2在探测单元上成像。当无像差波前进入波前传感器时，探测器上4个光强能量均匀。当有畸变波前进入时，探测器上光强不再均匀，在与入瞳同一点共轭的像面上出现明暗差距，利用此差距进行波前复原。1I2I3I3ILens1PyramidLe....

图1-11TBT光学设计和主镜

第一章绪论8美国国家航空航天局委托Ball航空航天公司建立了一个测试平台望远镜(TestbedTelescope,TBT)[43]，系统如图1-11所示。图1-11TBT光学设计和主镜相位反演方法结构简单，可实现高阶连续像差检测，能对扩展目标进行相位复原，可在线检测，能量集中度高....

图1-14基于分光镜、反射棱镜的相位反演方法

第一章绪论10虽然相位差法可以准确复原波前，但光路略显复杂，需要分光后使用两个CCD采集两帧图像才可以实现波前准确探测。1.1.7常见波前传感技术比较几种探测技术的比较如表1-1所示，每种探测技术都有自己的特点。其中单帧相位反演技术相对具有结构简单、适应性较好、能量集中度高、适合....

本文编号：3964055