基于光场分割的大视场波前测量技术研究
发布时间：2021-08-11 12:28
在望远镜观测天空中星体的过程中,高空的大气湍流会让光波传输过程中的空气折射率剧烈变化,造成成像模糊化,严重影响观测结果。自适应光学系统是现阶段克服大气湍流影响的最有效手段之一,然而,它的非等晕、视场小等问题使它在扩展目标清晰化的问题上无能为力,为此研究人员提出了多层共轭自适应光学技术（MCAO）来解决上述问题。但由于MCAO所能探测的视场过小,从原理上看,最大视场被单个微透镜的尺寸大小所限制,这让它在实际应用中很难推广。光场相机作为一种新型的波前传感器,其特殊的光学结构使它具备天然的大视场波前探测特性,可以通过一次曝光获得多个视线方向的波前畸变信息,最大视场由微透镜阵列的尺寸大小所决定,远远大于MCAO,在大视场波前探测领域有着良好的应用前景。本文对光场相机波前传感器的大视场波前探测能力进行了深入的理论研究,并在实验中得到了验证。主要工作内容如下所述:一、基于自适应技术中波前探测领域的研究现状,提出了现阶段传统波前探测领域中存在的挑战和局限。介绍了光场相机作为一种新型的波前传感器的国内外研究现状,它通过单次曝光能够得到多个视场方向的波前畸变信息,这一优势充分表明了光场相机波前传感器在大...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自适应光学系统结构示意图[2]
第1章绪论3的提高系统的成像质量，随着美国军方对这一技术的公开，让更多的研究学者看到了此技术的巨大应用空间，于是大家纷纷也参与到这一项研究中来，使自适应光学技术得到了更快的发展。期间，最具有代表性的是应用在大型地基天文望远镜的自适应光学系统，并最终实现了不错的波前校正效果，成像效果如图1.2所示[6]。到了20世纪九十年代，自适应光学系统进一步在10米量级上的Keck系列的天文望远镜的成功应用[7-8],使自适应光学技术得到了快速的发展。图1.2Come-on自适应光学系统的校正效果示意图[6]Figure1.2SchematicdiagramofthecorrectioneffectofCome-onadaptiveopticalsystem[6]在自适应光学技术得到学术界一致的认可后，更多的研究学者加入到其中，更多的望远镜都陆续加上了自适应光学系统。例如美国、加拿大以及英国一起合作建成的8米Gemini望远镜系统[9-10]，欧洲南方天文台的8.2米VLT望远镜系统(VeryLargeTelescope)[11-12]，21米的GMT望远镜系统(GiantMagellanTelescope)[14]，30mTMT望远镜系统(ThirtyMeterTelescope)[15]以及42mE-ELT超大口径望远镜系统(EuropeanExtremelyLargeTelescope)[16]。部分波前畸变校正效果示意图如图1.3所示。
基于光场分割的大视场波前测量技术研究4图1.3部分天文望远镜中自适应光学系统波前畸变校正效果示意图(a)Keck望远镜对海王星的成像[8]；(b)Gemini望远镜对HydraA星系的成像[10]；(c)VLT望远镜对Cepheid星系的成像[12]；(d)TMT望远镜仿真成像[15]Figure1.3Schematicdiagramofwavefrontdistortioncorrectioneffectofadaptiveopticalsysteminsomeastronomicaltelescopes(a)KecktelescopeimagingofNeptune[8];(b)GeminitelescopeimagingofHydraAgalaxy[10];ImagingoftheCepheidgalaxy[12];(d)SimulationimagingoftheTMTtelescope[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦面哈特曼传感器波前相位复原[J]. 张锐,杨金生,田雨,饶学军. 光电工程. 2013(02)
[2]光场成像技术进展[J]. 聂云峰,相里斌,周志良. 中国科学院研究生院学报. 2011(05)
[3]自参考干涉波前传感器中针孔直径对闭环自适应光学系统校正精度的影响[J]. 白福忠,饶长辉. 物理学报. 2010(11)
[4]基于四棱锥传感器的波前检测仿真设计[J]. 陈欣扬,朱能鸿. 天文学进展. 2006(04)
[5]自适应光学技术[J]. 姜文汉. 自然杂志. 2006(01)
[6]多层共轭自适应光学系统中等晕角的计算[J]. 王吉福,阎吉祥,俞信. 光学技术. 2004(02)
[7]哈特曼波前传感器的应用[J]. 姜文汉,鲜浩,杨泽平,姜凌涛,饶学军,许冰. 量子电子学报. 1998(02)
[8]爬山法自适应光学波前校正系统[J]. 姜文汉,黄树辅,吴旭斌. 中国激光. 1988(01)
博士论文
[1]波前曲率传感器特性与重构算法研究[D]. 黄盛炀.国防科学技术大学 2012
[2]基于微机械薄膜变形镜的像差校正技术及其应用[D]. 李邦明.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于光场测量的成像技术研究[D]. 刘欣城.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]光场层析大气复原技术研究[D]. 李程.重庆大学 2018
[3]自适应光学系统中图像复原技术及应用[D]. 曾明.南京航空航天大学 2013
[4]基于扩展目标的大视场波前畸变探测研究[D]. 吕洋.国防科学技术大学 2013
本文编号：3336158
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自适应光学系统结构示意图[2]
第1章绪论3的提高系统的成像质量，随着美国军方对这一技术的公开，让更多的研究学者看到了此技术的巨大应用空间，于是大家纷纷也参与到这一项研究中来，使自适应光学技术得到了更快的发展。期间，最具有代表性的是应用在大型地基天文望远镜的自适应光学系统，并最终实现了不错的波前校正效果，成像效果如图1.2所示[6]。到了20世纪九十年代，自适应光学系统进一步在10米量级上的Keck系列的天文望远镜的成功应用[7-8],使自适应光学技术得到了快速的发展。图1.2Come-on自适应光学系统的校正效果示意图[6]Figure1.2SchematicdiagramofthecorrectioneffectofCome-onadaptiveopticalsystem[6]在自适应光学技术得到学术界一致的认可后，更多的研究学者加入到其中，更多的望远镜都陆续加上了自适应光学系统。例如美国、加拿大以及英国一起合作建成的8米Gemini望远镜系统[9-10]，欧洲南方天文台的8.2米VLT望远镜系统(VeryLargeTelescope)[11-12]，21米的GMT望远镜系统(GiantMagellanTelescope)[14]，30mTMT望远镜系统(ThirtyMeterTelescope)[15]以及42mE-ELT超大口径望远镜系统(EuropeanExtremelyLargeTelescope)[16]。部分波前畸变校正效果示意图如图1.3所示。
基于光场分割的大视场波前测量技术研究4图1.3部分天文望远镜中自适应光学系统波前畸变校正效果示意图(a)Keck望远镜对海王星的成像[8]；(b)Gemini望远镜对HydraA星系的成像[10]；(c)VLT望远镜对Cepheid星系的成像[12]；(d)TMT望远镜仿真成像[15]Figure1.3Schematicdiagramofwavefrontdistortioncorrectioneffectofadaptiveopticalsysteminsomeastronomicaltelescopes(a)KecktelescopeimagingofNeptune[8];(b)GeminitelescopeimagingofHydraAgalaxy[10];ImagingoftheCepheidgalaxy[12];(d)SimulationimagingoftheTMTtelescope[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦面哈特曼传感器波前相位复原[J]. 张锐,杨金生,田雨,饶学军. 光电工程. 2013(02)
[2]光场成像技术进展[J]. 聂云峰,相里斌,周志良. 中国科学院研究生院学报. 2011(05)
[3]自参考干涉波前传感器中针孔直径对闭环自适应光学系统校正精度的影响[J]. 白福忠,饶长辉. 物理学报. 2010(11)
[4]基于四棱锥传感器的波前检测仿真设计[J]. 陈欣扬,朱能鸿. 天文学进展. 2006(04)
[5]自适应光学技术[J]. 姜文汉. 自然杂志. 2006(01)
[6]多层共轭自适应光学系统中等晕角的计算[J]. 王吉福,阎吉祥,俞信. 光学技术. 2004(02)
[7]哈特曼波前传感器的应用[J]. 姜文汉,鲜浩,杨泽平,姜凌涛,饶学军,许冰. 量子电子学报. 1998(02)
[8]爬山法自适应光学波前校正系统[J]. 姜文汉,黄树辅,吴旭斌. 中国激光. 1988(01)
博士论文
[1]波前曲率传感器特性与重构算法研究[D]. 黄盛炀.国防科学技术大学 2012
[2]基于微机械薄膜变形镜的像差校正技术及其应用[D]. 李邦明.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于光场测量的成像技术研究[D]. 刘欣城.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]光场层析大气复原技术研究[D]. 李程.重庆大学 2018
[3]自适应光学系统中图像复原技术及应用[D]. 曾明.南京航空航天大学 2013
[4]基于扩展目标的大视场波前畸变探测研究[D]. 吕洋.国防科学技术大学 2013
本文编号：3336158
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3336158.html
