[发明专利]基于子孔径波前振幅调制的斜率和曲率信号提取方法

摘要

本发明提供一种基于子孔径波前振幅调制的斜率和曲率信号提取方法，具体过程为：在待测光波波前所在的平面上设置分波面元件，所述分波面元件上的每个子孔径内设有四个通光圆孔A、B、C和D，其中通光圆孔A的圆心位于子孔径的中心上，通光圆孔B、C和D的圆心间隔120°均布在通光圆孔A的同心圆上；光电传感器采集光波经分波面元件后所形成光场的干涉图样，并将其存储于存储器中；根据第i个子孔径内的干涉图样，运算器计算待测光波波前在所述分波面元件第i个子孔径内以波面x和y方向上斜率、曲率以及混合曲率值表征的波面位相分布。利用该方法能够获得各个子孔径内以波面x和y方向上斜率、曲率以及混合曲率值表征的波面位相信息，从而实现高阶像差的精确测量。

主权项

1.一种基于子孔径波前振幅调制的斜率和曲率信号提取方法，具体过程为：步骤一、在待测光波波前所在的平面上设置分波面元件，所述分波面元件上每个子孔径内设有四个通光圆孔A、B、C和D，其中通光圆孔A的圆心位于子孔径的中心上，通光圆孔B、C和D的圆心间隔120°均布在通光圆孔A的同心圆上；步骤二、光电传感器采集光波经分波面元件后所形成光场的干涉图样，并将其存储于存储器中；步骤三、根据第i个子孔径内的干涉图样，运算器计算待测光波波前在所述分波面元件第i个子孔径内以波面X和Y方向上斜率、曲率以及混合曲率值表征的波面位相分布，其中i＝1,2，…N，N表示分波面元件上子孔径的数量；所述计算待测光波波前在所述分波面元件第i个子孔径内波面位相分布的过程为：每一子孔径形成干涉图样包括一个0级亮斑、六个1级亮斑及六个2级亮斑；S1，利用干涉图样空间分布I(x,y)中的0级亮斑，计算0级亮斑质心点P的坐标值(x₁,y₁)，其中，区域A为I(x,y)中0级亮斑像素区域；S2，利用双线性插值法求出干涉图样中P点周围坐标分别为六点的强度值I_j(j＝1,2,3,4,5,6)，其中f为分波面元件与光电传感器的间距，λ为待测光波波长，S为通光圆孔B、C、D与通光圆孔A的距离；S3，利用P₁～P₆六点的强度值，计算出这六点的质心Q(x_1c,y_1c)；其中，x_j、y_j为点P_j(j＝1,2,3,4,5,6)处的坐标，I_j为点P_j处的强度值；S4，利用点P和点Q坐标，计算点Q相对于点P的位置偏移量大小r₂根据已存储的r₁与r₂对应关系的查找表r₁＝T₁(r₂)，查找与所述r₂对应的r₁；S5，计算表示入射光波在X和Y方向上波面位相斜率的泽尼克系数a₁和a₂；S6，利用a₁、a₂的值，在光强分布I(x,y)所在直角坐标系中构造其中J₁为第一类一阶贝塞尔函数，w_h是J₁的载波频率，满足且S7，利用B(x‑d₁,y‑d₂)，根据I(x,y)＝A·B(x‑d₁,y‑d₂)·C(x‑d₁,y‑d₂)计算C(x‑d₁,y‑d₂)的分布其中R_h为通光圆孔的半径；S8，利用C(x‑d₁,y‑d₂)中央亮斑，计算其质心点M坐标(x_2c,y_2c)，其中，区域A'为C(x‑d₁,y‑d₂)中央亮斑像素区域；S9，利用点M坐标(x_2c,y_2c)，计算表示入射光波0度像散和45度像散的泽尼克系数a₄和a₅；S10，利用干涉图样上六个1级亮斑的空间分布，计算其对应的信号根据已存储的与a₃对应关系的查找表查找与所述对应的a₃，其中a₃为入射光波在分波面元件上波面位相的离焦，为六个1级亮斑处对应的信号；S11，将a₁、a₂、a₃、a₄和a₅代入分波面元件单个子孔径内的波面位相分布式W(x',y')＝a₁x'+a₂y'+a₃[‑1+2(x'²+y'²)]+a₄(x'²‑y'²)+a₅(2x'y')中，获得第i个孔径内波面位相分布。