[發明專利]一種哈特曼波前傳感器超分辨波前復原方法

有效

• 申請號: 201510038465.0
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104596650B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 王帥;楊平;許冰;何星;劉文;董理治;傅筱瑩;陳小君
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種哈特曼波前傳感器超分辨波前復原方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：已知近場強度分布I_near和哈特曼波前傳感器衍射元件陣列焦平面上遠場光斑陣列強度分布I_far，并選取波前復原方法中近場波前相位分布初始值φ_near，以實際近場強度分布I_near平方根作為近場光波振幅，則有近場光波復振幅為：

$E_{near}=\sqrt{I_{near}}\·e^{{\mathrm{i\φ}}_{near}};---\left(1\right)$

步驟2：根據衍射元件陣列的復振幅透過率函數，

所述函數表示為：

$tf=\underset{n=-\frac{N}{2}}{\overset{\frac{N}{2}}{\Σ}}\underset{m=-\frac{M}{2}}{\overset{\frac{M}{2}}{\Σ}}\mathrm{\δ}(x+n\·a,y+m\·b)*\[rect(\frac{x}{a},\frac{y}{b})\·e^{-i\frac{k}{2f}(x^2+y^2)}\],---\left(2\right)$

式中x、y為近場空域坐標自變量，a、b分別為微透鏡x方向寬度和y方向寬度，N、M分別為x方向微透鏡數目和y方向微透鏡數目，k表示波數，f表示微透鏡焦距，計算近場光波復振幅E_near透過衍射元件陣列后，傳播至衍射元件陣列焦平面上的遠場光波復振幅分布理論值：

$E_{far}=A_{far}\·e^{{\mathrm{i\φ}}_{far}},---\left(2\right)$

式中A_far、φ_far分別為計算遠場光波振幅分布和波前分布；

步驟3：將遠場光波復振幅E_far對應的遠場光強分布理論值|E_far|²，與實際遠場光斑陣列強度分布I_far對比，求出兩者差異的均方根值：

SSE＝rms(|E_far|²-I_far)，(3)

式中rms表示求均方根；若SSE小于設定的判定標準，表明本次計算所用近場波前相位φ_near與實際待測波前相位擁有一致的遠場光強分布，則當前近場波前相位φ_near即為實際近場波前分布，作為復原方法結果輸出，超分辨波前復原方法結束；若SSE大于設定的判定標準，則將遠場實際光強分布I_far平方根作為遠場光波振幅，有變換后遠場光波復振幅為：

${E_{far}}^{\′}=\sqrt{I_{far}}\·e^{{\mathrm{i\φ}}_{far}};---\left(4\right)$

步驟4：利用變化后遠場光波復振幅E_far′，計算逆向衍射后對應的衍射元件陣列近場光波復振幅的理論值：

${E_{near}}^{\′}=A_{near}\·e^{{{\mathrm{i\φ}}_{near}}^{\′}},---\left(5\right)$

式中A_near為計算近場光波振幅分布，φ_near′為計算近場光波波前分布；

步驟5：以計算的近場光波波前分布φ_near′更新近場光波相位，結合實際近場強度分布I_near平方根作為近場光波振幅，有更新后近場光波復振幅為：

$E_{near}=\sqrt{I_{near}}\·e^{{{\mathrm{i\φ}}_{near}}^{\′}};---\left(6\right)$

步驟6：重新進入復原方法步驟2，開始新一輪的迭代計算，直至某次迭代復原運算的步驟3滿足判定標準，則超分辨波前復原運算結束，輸出復原的近場波前相位結果。