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该设备具有体积小巧,具有很强的抗环境干扰性能,测量参数全面、功能齐全,成本低、操作方便等优点。它可测量紫外、可见光和红外波段,其测量口径可根据用户要求配备,子孔径阵列从8×8到42×42方形,或用户需要的其他形状。其采样... 详细信息

标准号: hg07035216

该设备具有体积小巧,具有很强的抗环境干扰性能,测量参数全面、功能齐全,成本低、操作方便等优点。它可测量紫外、可见光和红外波段,其测量口径可根据用户要求配备,子孔径阵列从8×8到42×42方形,或用户需要的其他形状。其采样频率最高可为2900Hz;探测精度可优于1/50波长;探测光强从光子计数水平的弱光到普通光强均可。利用该系统可以获得丰富的光束质量空间—时间信息,包括高达65阶各阶像差模式数据,并据此计算出远场光斑数据,是深入研究和评价激光光束和光学系统质量及其动态变化过程的有力手段,并成为检测各类大型反射镜镜面面型的一种新型、多功能、高精度光学测量设备。

关键词：哈特曼波前传感器光学测量

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哈特曼波前传感器

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传感器世界 2006年第11期12卷 43-43页

该设备利用哈特曼·夏克波前传感器原理研制而成，加上专用软件，可用于激光通讯、激光加工、信息技术、光学加工、医疗及精密医疗器械等领域。已成功应用于我国多项大科学工程和重大实验的光束质量静／动态诊断、光学镜面面型和光... 详细信息

该设备利用哈特曼·夏克波前传感器原理研制而成，加上专用软件，可用于激光通讯、激光加工、信息技术、光学加工、医疗及精密医疗器械等领域。已成功应用于我国多项大科学工程和重大实验的光束质量静／动态诊断、光学镜面面型和光学系统像差检测、以及光通过介质的动态波前误差测量等。

关键词：哈特曼波前传感器光学加工医疗器械传感器原理大科学工程设备利用专用软件激光加工

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哈特曼波前传感器中采样点数的分析

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光学技术 2012年第2期38卷 208-212页

作者：高玮朱秋东钟卉闫福文曹晓梅北京理工大学光电学院北京100081

随着哈特曼传感器测量口径的增大,采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程,分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟... 详细信息

随着哈特曼传感器测量口径的增大,采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程,分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟合所用泽尼克多项式达到121项,测量口径2m,测量精度要求λ/50,径向(半径)和切向最少采样点数分别为10点和21点。当径向和切向采样点数分别为40点和250点,斜率测量误差为0.045″时,所测波前的P-V值范围是0-4λ。

关键词：哈特曼波前传感器波前径向斜率泽尼克多项式计算机仿真

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哈特曼波前传感器特性和应用研究

哈特曼波前传感器特性和应用研究

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作者：蒋志凌中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）

学位级别：博士

哈特曼波前传感器具有实时探测,易操作,可以直观显示波前畸变分布等优点,被广泛地用作自适应光学系统的波前信息探测和波前畸变补偿,大气湍流统计特性表征,光学元件检测,光束质量评价,超强激光脉冲波前整形,激光大气通信以及人眼象差测... 详细信息

哈特曼波前传感器具有实时探测,易操作,可以直观显示波前畸变分布等优点,被广泛地用作自适应光学系统的波前信息探测和波前畸变补偿,大气湍流统计特性表征,光学元件检测,光束质量评价,超强激光脉冲波前整形,激光大气通信以及人眼象差测量等各个领域之中,其探测精度的高低对整个光学系统的工作性能有着极其重要的影响。论文从激光导星系统实验和哈特曼传感器波前探测理论模拟两个方面进行了研究。在实验方面,进行了激光导星光学系统的参数设计,并得到了瑞利激光导星回波探测的初步实验结果;在理论方面,数值模拟研究是论文的重点:采用蒙特卡罗数值模拟技术,初步建立了一个哈特曼波前传感器的数值模型,采用湍流相位结构函数本征值加随机插值的方法产生出Kolmogorov位相屏,模拟激光束经过位相屏传输和哈特曼传感器成像这一统计过程,并通过光斑的质心探测和斜率结构函数理论,来反演和表征所模拟的湍流统计特性。同时,还数值计算和比较了不同参数下各种质心探测算法的探测精度。论文工作可以概括为: 1)在简要地介绍了大气湍流基本理论的基础上,对激光导星系统进行了详细的设计和讨论。采用高斯光束标准ABCD传输矩阵理论设计了发射系统参数,讨论了不同参数的微透镜阵列和准直透镜、CCD的光路匹配问题,并用He-Ne激光束检测了七孔径和多孔径透镜阵列的工作性能。在此基础上,得到了瑞利导星的低空回波探测实验结果,分别采集了四孔径,七孔径,和多孔径分波前探测的哈特曼图象,并给出了相应的分析; 2)详细讨论了影响Hartmann波前传感器光斑质心探测精度的各种因素和探测误差的主要来源;采用Monte-Carlo数值模拟方法,对传统一阶矩算法,加探测窗口限制、加阈值和加权重指数因子的一阶矩算法等四种不同的质心探测方法的探测精度进行了比较,数值模拟结果显示,对于后三种算法都存在一最佳参数,使得质心估算方差达到最小;同时还发现各种质心算法的估计精度与探测面象元阵列大小,光斑相对探测面的面积,光斑在探测面上的相对位置和图象信噪比等实验参数有关,数值模拟结果与理论预言符合;

关键词：哈特曼波前传感器波前探测激光导星光学系统科尔莫哥洛夫湍流位相屏模拟

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剪切干涉仪与哈特曼波前传感器的波前复原比较

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强激光与粒子束 2000年第3期12卷 269-272页

作者：许晓军陆启生刘泽金国防科技大学理学院长沙410073

对横向剪切干涉仪和哈特曼波前传感器的波前探测和复原进行了类比推导和仿真计算。结果表明 ,在相同输入波前、相同探测面元、相同拟合函数及阶数的情况下 ,横向剪切干涉仪的波前复原能力比哈特曼波前传感器强。主要原因是前者对波前的... 详细信息

对横向剪切干涉仪和哈特曼波前传感器的波前探测和复原进行了类比推导和仿真计算。结果表明 ,在相同输入波前、相同探测面元、相同拟合函数及阶数的情况下 ,横向剪切干涉仪的波前复原能力比哈特曼波前传感器强。主要原因是前者对波前的间接采样所包含的波前信息大于后者 ,并且前者比较容易增大对波前的采样。

关键词：剪切干涉仪哈特曼波前传感器波前复原算法激

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Zernike矩提高哈特曼波前传感器的鲁棒性

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中国激光 2006年第8期33卷 1033-1037页

作者：李俊陈海清任温馨杨振刚华中科技大学光电子工程系湖北武汉430074

哈特曼波前传感器是自适应光学(AO)系统中常用的波前传感器件,噪声、器件装配误差常常影响其探测波前的能力和精度,进而影响整个系统对波前的实时校正。通过实验证明,引入数字图像处理中的矩技术,无需在硬件上对自适应光学系统进行修改... 详细信息

哈特曼波前传感器是自适应光学(AO)系统中常用的波前传感器件,噪声、器件装配误差常常影响其探测波前的能力和精度,进而影响整个系统对波前的实时校正。通过实验证明,引入数字图像处理中的矩技术,无需在硬件上对自适应光学系统进行修改,利用Zernike矩噪声不敏感、旋转不变等特性,对波前传感器CCD数据进行预处理,能够降低系统对噪声的敏感性,减小对器件装配精度的要求。

关键词：自适应光学哈特曼波前传感器 Zernike矩子孔径阵列板图像重构

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基于哈特曼波前传感器的非制冷红外成像光学读出系统

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光学学报 2009年第2期29卷 490-495页

作者：马晓燠樊志华饶长辉钱见史海涛中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院研究生院北京100039 中国科学技术大学中科院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027

提出了一种新的基于哈特曼波前传感器(SHWS)的光学读出系统。该系统利用SHWS探测焦平面阵列(FPA)单元在受热前后反射波前斜率的变化量重构被探测物体的红外辐射图像。在理论上详细讨论其成像性能后,实验获得了单元尺寸为60μm×60... 详细信息

提出了一种新的基于哈特曼波前传感器(SHWS)的光学读出系统。该系统利用SHWS探测焦平面阵列(FPA)单元在受热前后反射波前斜率的变化量重构被探测物体的红外辐射图像。在理论上详细讨论其成像性能后,实验获得了单元尺寸为60μm×60μm,阵列大小为34 pixel×38 pixel的高温物体红外图像,其噪声等效温度差(NETD)约为3.8 K。优化系统参数设计,可以提高哈特曼波前传感器对到达角的测量精度进而获得更小的噪声等效温度差。

关键词：光学器件哈特曼波前传感器光学读出非制冷红外成像

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应用于环形激光束的低阶哈特曼波前传感器设计

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红外与激光工程 2021年第7期50卷 194-199页

作者：冯亚飞韦承甫刘现魁任晓明王振华孟昭荣中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027

针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF2材料制作。该方法... 详细信息

针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF2材料制作。该方法不仅可以同时用于可见光和红外光的低阶像差测量,还具有成本低、光路结构简单、探测范围大等优点,适用于环形激光束的大PV值低阶像差检测。之后还搭建了测试光路系统,测试结果表明,该低阶哈特曼波前传感器的波面测量PV值量程为±8λ(λ=3.39μm),测量精度优于λ/10 (λ=3.39μm)。

关键词：哈特曼波前传感器低阶像差高能激光波前畸变

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哈特曼波前传感器高动态范围图像预处理方法研究

哈特曼波前传感器高动态范围图像预处理方法研究

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作者：姜佩佳中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

学位级别：硕士

哈特曼波前传感器在天文观测、激光光束净化、光学元件检测、人眼像差探测等场景都有重要的应用,具有结构简单、能量利用率高、对环境的适应能力强、实时性好等一系列优点。面对不同的复杂应用场景,哈特曼波前传感器的相关改进研究也在... 详细信息

哈特曼波前传感器在天文观测、激光光束净化、光学元件检测、人眼像差探测等场景都有重要的应用,具有结构简单、能量利用率高、对环境的适应能力强、实时性好等一系列优点。面对不同的复杂应用场景,哈特曼波前传感器的相关改进研究也在不断深入。在实际的探测中,待测光束强度空间分布不均匀难以避免,尤其是在激光器输出光束功率较大或者信标激光长距离大气传输等场景下。受限于现有光电探测器件有限的感光动态范围,当输入的待测光束近场强度分布极不均匀时,哈特曼波前传感器的光电探测器在单次曝光下采集的光斑阵列图像会存在明显的强弱分布,出现光斑过曝、像素丢失甚至光斑缺失等不利影响。这些光斑图像信息非准确记录的情况将会对相对应的子孔径内波前斜率提取以及全口径波前探测的精度带来显著影响。上述问题主要源于哈特曼波前传感器光电探测器的动态范围无法适配光束近场光强起伏程度。在图像处理领域,光电探测器即相机动态范围不足的问题也十分常见,为此技术人员发明了多种高动态范围图像处理技术解决摄影时相机动态范围受限的问题。受此启发,本文提出使用高动态范围图像生成方法对哈特曼波前传感器的光斑阵列图像进行处理,获取高动态范围的光斑阵列图像。本文首先分析了近场光强分布不均匀对哈特曼波前传感器探测精度的影响,而后通过仿真分析了光强起伏程度、光电探测器响应函数及动态范围对波前传感器探测精度的影响;最终使用两幅图像生成高动态范围光斑阵列图像,并分析对比了不同方法对应的波前复原误差,验证了哈特曼波前传感器高动态范围图像预处理方法的可行性和有效性,可为近场强度分布不均匀场景下的哈特曼波前传感器高精度波前测量提供一种具有应用价值的技术路线。

关键词：哈特曼波前传感器高动态范围图像强度分布不均匀波前复原

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自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置

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光电工程 2009年第4期36卷 22-26,69页

作者：马晓燠郑翰清饶长辉中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院研究生院北京100039

自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差。针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以... 详细信息

自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差。针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以及子孔径大小的数学模型,提出标定时光斑质心的最佳位置是子孔径中心四像素的中心。因为在该位置处,CCD的质心探测具有闭环时采样误差为0,位移敏感度最大,且开环时动态范围最大的特点,为哈特曼波前传感器的标定方法的研究提供了理论依据。

关键词：自适应光学哈特曼波前传感器采样误差位移敏感度

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