基于Shack-Hartmann原理的激光波前探測技術研究.pdf

1、Shack-Hartmann波前傳感器在天文觀測、激光大氣通信、人眼像差測量、光學元件面型測量以及光束質量診斷等領域應用廣泛，它主要由兩部分組成，一部分是用來分割待測激光波面的微透鏡陣列，另一部分是用來捕獲波面信息的CCD成像相機，它的探測原理是將入射的激光波前在入射面分割成一個個子波前，經過微透鏡陣列成光斑點陣列圖像，最終通過波前斜率計算重構出待測激光波前。本文在基于Shack-Hartmann傳感器原理的基礎上，對測量激光波前的一些

2、技術問題上進行了深入研究，并驗證了此方案，主要的研究工作如下：
　　1.設計了Shack-Hartmann傳感器模擬系統，利用ZEMAX的自定義表面US_ARRAY和澤尼克面型來模擬系統，再通過物理光學傳播分析得到光斑點陣列灰度圖像，實現了整個探測過程的模擬。
　　2.波前檢測算法的設計與改進，在光斑點陣列質心計算算法上，對傳統質心計算方法進行改進，采用圖像處理的方法，通過判斷光斑連通區(qū)域獲取光斑質心，并加入對連通區(qū)域面積的

3、限制，增大了傳感器動態(tài)測量范圍，提高了探測精度，同時避免了零星光點的干擾。在匹配質心偏差計算算法上，利用光斑匹配外推法算法，該算法能夠很大程度上提高傳感器的動態(tài)測量范圍。
　　3.對該檢測系統設計的算法的可行性進行了驗證，通過對得到的光斑點陣列灰度圖像進行相應的圖像處理及算法實現，最終從光斑點陣列圖還原出了待測激光波前，還原結果與標準結果幾乎吻合。
　　本文研究了基于Shack-Hartmann原理的激光波前檢測方案，設計及