增大夏克哈特曼波前传感器动态测量范围的方法

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1、第16卷第7期2008年7月光0pticsand学精密工程PrecisionEngineeringV01．16No．7Jul．2008文章编号1004—924X(2008)07一1203一05增大夏克一哈特曼波前传感器动态测量范围的方法李华强1’2，宋贺伦1’2，饶长辉1，饶学军1(1．中国科学院光电技术研究所自适应光学实验室，四川成都610209；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：为了使夏克一哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围，介绍了一种能够增大HS

2、动态测试范围的软件处理方法一外推法。在运用外推法时，首先需要找出任意子孑L径(A)对应的焦斑位置作为起始点，然后利用外推法得到与A相邻的子孑L径(B)内的焦斑位置，再以B内的焦斑位置作为起始点外推得到与B相邻的其它子孔径内的焦斑位置，依次类推，直至把所有子孔径内的焦斑全部找到。文中利用实验对外推法的可行性和实用性进行了验证，结果表明，在超出HS动态测量范围2倍的情况下，利用外推法可以完美地复原波面，基本解决了HS的动态测量范围和灵敏度相互矛盾的问题。关键词：自适应光学；夏克一哈特曼波前传感器；动态

3、范围；外推法；焦斑中图分类号：0439；TP212．14文献标识码：AExtrapolationmetht0extenddynamicrange0fShack—HartInannwave-frontsensorLIHua—qian91～，SONGHe_lunl～，RA0Chang-huil，RA0Xue．junl(1．Ad口户fiuPOpficnZL口60，Ⅵfo，了，J，z5￡i￡“￡Po，0户￡ics口以dEZP“，．onif5，Chi卵P5PAc口dP7"yD，SfiP竹fes，凸跏g眈61

4、0209，吼i彻；2．Gr口d眦抛S以oDZ∥琥P劬i咒P卵Amd跏了∥Sci眦Ps，BP巧i理g100039，吼i撇)Abst阳ct：Asoftware_basedmethodcalledextrapolationmethodwaspresentedtoovercomethetrade-offbetweenthesensitivityandthedynamicrangeofdisplacementofShack—HartmannWave_frontSen—sor(HS)．Firstly，abeg

5、inningfocal—spotofarandomsub—aperture(A)wasobtained，andthefocal—spotsoftheneighborsub—apertures(B)onAwerefoundthroughtheextrapolationmethod．Bytakingafocal—spotofBasthebeginningpoint，thefocal—spotsoftheneighborsub—aperturesonBcouldbeobtained．Inthesamew

6、ay，theotherfocal—spotscouldalsobeobtained．Inordertodemonstratethefeasibi“tyandpracticabilityoftheextrapolationmethod，anexperimentwascarriedout．TheresultsshowthattheextraDolationmethodcanrestorethewave～frontwhiletheaberrationoftheincidentwave-frontisab

7、outtwicethatofdynamicrangeofHS，whichcansatisfymeasurementrequirementsforthelargedynamicrangeandhighsensitiVityofHS．Keywords：adaptiveoptics；Shack—HartmannWave-frontSensor(HS)；dynamicrange；extrapolationmethod；focal—spot收稿日期：2007—11一02；修订日期：2007二12—29．基金

8、项目：国家863高技术研究发展计划资助项目1204光学精密工程第16卷引言夏克一哈特曼波前传感器(Shack—HartmannWave-frontSensor，简称HS)是一种在自适应光学中常用的波前测量仪器[1“，现在已经广泛应用于光学测量睁6【、天文观测Ⅲ和眼科科学‘8。9：等其它领域，相对于干涉仪而言，HS具有结构简单、实时性强、对工作环境要求低等优点。HS动态测量范围指的是仪器能够测量到的最大波前起伏，其受限于微透镜的厂数，厂数越小，动态范围越大，而HS的测量灵敏度越低，因