發(fā)布時間：2020-09-19 13:32

　　 為了探究激光的特性,激光波前探測是方法之一�；赑D法的激光波前探測具有系統(tǒng)簡單,能檢測連續(xù)變化和非連續(xù)變化的波前畸變等優(yōu)點,然而在波前探測的過程中會受到諸多因素干擾,導致探測結(jié)果出現(xiàn)誤差甚至錯誤,因此對PD法激光波前探測的適應性問題進行分析和消除有著重要意義。本文對波前探測過程中主要的誤差因素進行適應性分析并給出了對應的誤差消除方法,主要研究內(nèi)容如下:(1)對PD法激光波前探測理論展開研究,在其理論基礎上確定基于PD法激光波前探測的基本數(shù)學模型。采用無約束最優(yōu)化方法求解未知的波前圖像。(2)對PD法激光波前探測進行離焦量誤差、圖像噪聲誤差、圖像配準誤差和圖像采樣適應性分析和消除。針對離焦量誤差問題,優(yōu)化目標函數(shù),并根據(jù)幾何光學的知識直接求解離焦量;針對圖像噪聲誤差問題,通過減去圖像噪聲基線的方式對圖像進行預處理,并引入迭代參量對目標函數(shù)進行優(yōu)化;針對圖像配準誤差問題,先對圖像進行粗配準,之后使用基于最小二乘的曲面擬合與梯度結(jié)合的方法對圖像進行精配準;針對圖像采樣問題,給出了Q_(min)≥2的采樣條件。(3)進行波前探測仿真實驗,驗證本文誤差消除算法的可行性。實驗數(shù)據(jù)表明:對于離焦量誤差,將優(yōu)化目標函數(shù)法與計算離焦法相結(jié)合對離焦誤差的消除效果最好,相比于未誤差處理的波前殘差RMS值平均優(yōu)化了0.06λ;對于圖像噪聲誤差,將優(yōu)化目標函數(shù)法與圖像預處理法相結(jié)合對圖像噪聲誤差的消除效果最好,相比于未誤差處理的波前殘差RMS值平均優(yōu)化了0.23λ;對于圖像配準誤差,將曲面擬合法與梯度法相結(jié)合對配準誤差的消除效果最好,相比于未誤差處理的波前殘差RMS值平均優(yōu)化了1.00λ。綜合法波前探測的精度達到0.03λ,為激光波前探測的工程應用提供了技術支持。
【學位單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN249
【部分圖文】：

4圖 1.1 論文主要內(nèi)容結(jié)構圖第 1 章：緒論。首先闡述對 PD 法激光波前探測適應性問題的分析與消除的研究背景和意義，然后論述 PD 法波前探測相關的誤差消除方法的研究現(xiàn)狀，最后對本文的研究內(nèi)容做出具體的安排。

計算子光斑質(zhì)心偏移的多少來實現(xiàn)的。隨著夏克-哈特曼波前探測器的發(fā)可以對非相干成像系統(tǒng)也適用的相關哈特曼波前傳感器。它的工作原理光斑的質(zhì)心偏移來對波前進行探測，但不同的是它通過計算隨機選定的像與在每個子孔徑內(nèi)被擴展的目標圖像之間的相關程度來實現(xiàn)的。夏克-測器應用廣泛的原因是具備了計算速度快、系統(tǒng)結(jié)構簡單、能量利用率技術成熟等優(yōu)點。但是，夏克-哈特曼波前探測器具有很多優(yōu)點的同時也，比如在復原波前的結(jié)果中會存在采樣誤差以及截斷誤差，因此該類波測目標光強閃爍、空間頻率較大的非連續(xù)像差時會受到一些局限性[16-18]

圖 2.3 相位恢復法波前探測器原理圖2.1.4 相位差法波前探測器PD 技術的基本原理是采集包含已知相位差異信息的一對圖像，要求該對圖曝光并且同時采集，之后用于迭代的優(yōu)化模型要通過極大似然估計理論構建，合恢復目標圖像和對波前相位信息進行探測。已知的相位差信息通常由焦面和之間的離焦量產(chǎn)生的光程差轉(zhuǎn)換而得。圖 2.4 為相位差法波前探測器原理圖，CD1 和 CCD2 分別是焦面和離焦面的兩個采像通道，采集圖像的通道數(shù)量可以際的工程情況進行增加。目標發(fā)出的光束進入成像系統(tǒng)后，經(jīng)分光棱鏡在兩個道上同時成像，將采集下來的一組離焦圖像和已測得的離焦量作為已知條件結(jié)束最優(yōu)化方法即可估計出波前的相位信息[24-25]。相位差法波前探測器的很多優(yōu)點是其他波前探測器所沒有的，比如它不存在路誤差并且對目標沒有太高要求，它既可以對點源目標進行波前探測也可以對標進行波前探測，除此之外它還具有光學系統(tǒng)簡單，元件成本低廉等優(yōu)點。與前探測器相同的是相位差法波前探測器也具有一些缺點，例如算法的復雜度高

【參考文獻】

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本文編號：2822565