[发明专利]一种哈特曼波前传感器超分辨波前复原方法有效

专利信息
申请号: 201510038465.0 申请日: 2015-01-27
公开(公告)号: CN104596650B 公开(公告)日: 2017-07-11
发明(设计)人: 王帅;杨平;许冰;何星;刘文;董理治;傅筱莹;陈小君 申请(专利权)人: 中国科学院光电技术研究所
主分类号: G01J9/00 分类号: G01J9/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 610209 *** 国省代码: 四川;51
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摘要: 一种哈特曼波前传感器超分辨波前复原方法,采用经典哈特曼波前传感器的光学结构,利用光电探测器阵列获取的光斑阵列图像作为光波远场频域信号,根据微透镜阵列的复振幅透过率函数,通过光学衍射公式和相位反演基本数理过程,在近场空域波前未知量与远场频域光斑阵列已知量之间迭代收敛,最终获得超微透镜分辨率的高精度波前测量结果。本发明以改造哈特曼波前传感器复原算法为手段,摆脱波前复原分辨率受限于微透镜阵列分辨率的限制,充分利用哈特曼波前传感器光斑阵列图像信息,将困扰光斑质心探测的光斑弥散信息加以利用,有效提升波前测量精度,降低对高密度微透镜阵列的需求和依赖,因而可应用于高精度波前探测、弱信号波前探测等领域。
搜索关键词: 一种 哈特曼波前 传感器 分辨 复原 方法
【主权项】:
一种哈特曼波前传感器超分辨波前复原方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:已知近场强度分布Inear和哈特曼波前传感器衍射元件阵列焦平面上远场光斑阵列强度分布Ifar,并选取波前复原方法中近场波前相位分布初始值φnear,以实际近场强度分布Inear平方根作为近场光波振幅,则有近场光波复振幅为:Enear=Inear·eiφnear;---(1)]]>步骤2:根据衍射元件阵列的复振幅透过率函数,所述函数表示为:tf=Σn=-N2N2Σm=-M2M2δ(x+n·a,y+m·b)*[rect(xa,yb)·e-ik2f(x2+y2)],---(2)]]>式中x、y为近场空域坐标自变量,a、b分别为微透镜x方向宽度和y方向宽度,N、M分别为x方向微透镜数目和y方向微透镜数目,k表示波数,f表示微透镜焦距,计算近场光波复振幅Enear透过衍射元件阵列后,传播至衍射元件阵列焦平面上的远场光波复振幅分布理论值:Efar=Afar·eiφfar,---(2)]]>式中Afar、φfar分别为计算远场光波振幅分布和波前分布;步骤3:将远场光波复振幅Efar对应的远场光强分布理论值|Efar|2,与实际远场光斑阵列强度分布Ifar对比,求出两者差异的均方根值:SSE=rms(|Efar|2‑Ifar),  (3)式中rms表示求均方根;若SSE小于设定的判定标准,表明本次计算所用近场波前相位φnear与实际待测波前相位拥有一致的远场光强分布,则当前近场波前相位φnear即为实际近场波前分布,作为复原方法结果输出,超分辨波前复原方法结束;若SSE大于设定的判定标准,则将远场实际光强分布Ifar平方根作为远场光波振幅,有变换后远场光波复振幅为:Efar′=Ifar·eiφfar;---(4)]]>步骤4:利用变化后远场光波复振幅Efar′,计算逆向衍射后对应的衍射元件阵列近场光波复振幅的理论值:Enear′=Anear·eiφnear′,---(5)]]>式中Anear为计算近场光波振幅分布,φnear′为计算近场光波波前分布;步骤5:以计算的近场光波波前分布φnear′更新近场光波相位,结合实际近场强度分布Inear平方根作为近场光波振幅,有更新后近场光波复振幅为:Enear=Inear·eiφnear′;---(6)]]>步骤6:重新进入复原方法步骤2,开始新一轮的迭代计算,直至某次迭代复原运算的步骤3满足判定标准,则超分辨波前复原运算结束,输出复原的近场波前相位结果。
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