论文题目: 哈特曼波前传感器特性和应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 原子分子物理
作者: 蒋志凌
导师: 龚顺生
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
文献来源: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 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;
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章 引言
第二章 光波在大气中传播统计描述
第一节 大气折射率的起伏统计
第二节 光波在随机介质中的传播和成像
第三章 激光导星光学系统回波波前探测技术
第一节 激光导星发射系统
第二节 激光导星接收系统
第三节 激光导星系统的初步实验结果
第四章 哈特曼波前传感器光斑质心探测
第一节 质心探测误差分析和阈值选取
第二节 质心探测数值模拟
第五章 Kolmogorov 湍流位相屏模拟
第一节 数值模拟位相屏技术
第二节 数值模拟结果以及讨论
第六章 哈特曼波前传感器数值模拟及湍流特性表征
第一节 哈特曼波前传感器表征大气湍流特性
第二节 哈特曼波前传感器探测模拟
第七章 总结和展望
博士期间发表论文
致谢
发布时间: 2006-11-14
参考文献
- [1].沙克哈特曼波前传感器关键技术研究[D]. 黄晨曦.浙江大学2013
- [2].夏克—哈特曼波前传感器检测大口径非球面应用研究[D]. 张金平.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2012
- [3].多波前校正器解耦控制技术研究[D]. 刘文劲.中国科学院研究生院（光电技术研究所）2014
相关论文
- [1].高精度人眼像差哈特曼探测器的研制[D]. 夏明亮.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2011
- [2].波前曲率传感器特性与重构算法研究[D]. 黄盛炀.国防科学技术大学2012
- [3].用于提高自适应光学系统空间校正能力的组合变形镜波前校正技术研究[D]. 杨华峰.国防科学技术大学2008
- [4].自适应光学图像复原理论与算法研究[D]. 陈波.解放军信息工程大学2008
- [5].激光光束波前畸变的径向剪切干涉诊断及其控制新方法研究[D]. 李大海.四川大学2002
- [6].可用于瞬态激光波前畸变实时检测技术的研究[D]. 杨甬英.浙江大学2002
标签：哈特曼波前传感器论文; 波前探测论文; 激光导星光学系统论文; 科尔莫哥洛夫湍流论文; 位相屏模拟论文;