基于模式调制滤波的波前复原研究

发布时间：2023-12-27 18:36

　　波前传感技术是一门测量光束波前畸变的技术,它通过对待测光束进行采样、调制并测量相应的信号来获取待测光束的波前信息。其在自适应光学中扮演了极为重要的一个角色——为自适应光学系统校正波前像差提供实时波前测量数据。与光学检测相比,自适应光学对波前传感技术具有更为苛刻的要求,其需要在复杂环境下实现波前畸变的实时测量。目前,常见的自适应光学波前传感技术多是通过采样、分析二维光强分布信息来实现波前畸变测量的。而二维光强分布信息的获取需要依赖于阵列光敏探测器件。阵列光敏探测器件是一种制造工艺复杂、生产成本高昂的器件,尤其是在对速度、带宽或量子效率有较高要求的情况下。同时,利用阵列光敏探测器件对波前信息进行探测时,光束能量分散于整个或部分接受靶面上,光强分布采样过程相应地会产生巨大的数据量。巨大的数据量对传输带宽和数据处理速度提出了极高的要求。因而阵列光敏探测器作为波前传感技术的核心光电探测器,已然成为了限制波前传感器测量性能的主要因素之一。为了解决上述问题,基于单元光敏探测器的波前传感技术应运而生。与常见的波前传感技术多采用阵列光敏探测器来对波前信息进行采样测量不同,该方法利用单元光敏探测器对波前信...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 常见的波前传感技术
        1.2.1 基于干涉原理的波前传感技术
        1.2.2 哈特曼波前传感技术
        1.2.3 曲率波前传感技术
        1.2.4 基于强度测量反演相位的波前传感技术
    1.3 基于单元光敏探测器的波前传感技术
    1.4 基于单元光敏探测器的波前传感技术的发展
    1.5 课题主要研究内容与论文结构
第2章 波前展开函数简介
    2.1 波前与光场
    2.2 波前畸变
        2.2.1 波前畸变的表征
            2.2.1.1 Zernike多项式
            2.2.1.2 Legendre多项式
    2.3 Walsh函数
        2.3.1 Walsh函数的定义
        2.3.2 Walsh函数的生成
        2.3.3 二维坐标下的Walsh函数
        2.3.4 Walsh函数的性质
    2.4 本章小结
第3章 基于二元模式调制滤波的波前传感技术
    3.1 基于二元光场调制滤波的波前重构
        3.1.1 光场展开的唯一性
        3.1.2 模式系数的求解
    3.2 相位解缠绕
    3.3 波前平滑
    3.4 本章小结
第4章 基于二元模式调制滤波的波前传感技术的仿真及实验
    4.1 基于二元模式调制滤波的波前传感技术的数值仿真
        4.1.1 待测波前的生成
        4.1.2 待测光束的光场重构
        4.1.3 波前重构
        4.1.4 光强分布不均光束的波前重构
        4.1.5 不同孔径和波前的波前重构
    4.2 性能分析
    4.3 波前重构误差分析
    4.4 误差分析
    4.5 实验验证
        4.5.1 实验系统设计
        4.5.2 实验结果及分析
    4.6 基于压缩调制模式的波前复原
        4.6.1 Walsh函数与光场的相关性
        4.6.2 基于光强分布的光场虚部重构
        4.6.3 实验验证
    4.7 本章小结
第5章 基于压缩感知原理的波前传感技术
    5.1 压缩感知
        5.1.1 压缩感知背景简介
        5.1.2 压缩感知的原理
        5.1.3 信号的近似表示
        5.1.4 信号的投影
        5.1.5 压缩感知中信号的重建算法
    5.2 基于压缩感知的光场实部重构
    5.3 数值仿真
    5.4 两种波前传感技术的对比
    5.5 实验验证
    5.6 本章小结
第6章 总结与后续展望
    6.1 本论文的主要研究内容
    6.2 本论文的创新点
    6.3 后续展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3875683