[發明專利]基于子孔徑波前振幅調制的斜率和曲率信號提取方法

有效

• 申請號: 201710009052.9
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106969844B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 劉克;王曉鵬;李艷秋
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉芳;仇蕾安

1.一種基于子孔徑波前振幅調制的斜率和曲率信號提取方法，具體過程為：

步驟一、在待測光波波前所在的平面上設置分波面元件，所述分波面元件上每個子孔徑內設有四個通光圓孔A、B、C和D，其中通光圓孔A的圓心位于子孔徑的中心上，通光圓孔B、C和D的圓心間隔120°均布在通光圓孔A的同心圓上；

步驟二、光電傳感器采集光波經分波面元件后所形成光場的干涉圖樣，并將其存儲于存儲器中；

步驟三、根據第i個子孔徑內的干涉圖樣，運算器計算待測光波波前在所述分波面元件第i個子孔徑內以波面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徑的數量；

所述計算待測光波波前在所述分波面元件第i個子孔徑內波面位相分布的過程為：

每一子孔徑形成干涉圖樣包括一個0級亮斑、六個1級亮斑及六個2級亮斑；

S1，利用干涉圖樣空間分布I(x,y)中的0級亮斑，計算0級亮斑質心點P的坐標值(x₁,y₁)，

其中，區域A為I(x,y)中0級亮斑像素區域；

S2，利用雙線性插值法求出干涉圖樣中P點周圍坐標分別為六點的強度值I_j(j＝1,2,3,4,5,6)，其中f為分波面元件與光電傳感器的間距，λ為待測光波波長，S為通光圓孔B、C、D與通光圓孔A的距離；

S3，利用P₁～P₆六點的強度值，計算出這六點的質心Q(x_1c,y_1c)；

其中，x_j、y_j為點P_j(j＝1,2,3,4,5,6)處的坐標，I_j為點P_j處的強度值；

S4，利用點P和點Q坐標，計算點Q相對于點P的位置偏移量大小r₂

根據已存儲的r₁與r₂對應關系的查找表r₁＝T₁(r₂)，查找與所述r₂對應的r₁；

S5，計算表示入射光波在X和Y方向上波面位相斜率的澤尼克系數a₁和a₂；

S6，利用a₁、a₂的值，在光強分布I(x,y)所在直角坐標系中構造其中J₁為第一類一階貝塞爾函數，w_h是J₁的載波頻率，滿足且

S7，利用B(x-d₁,y-d₂)，根據I(x,y)＝A·B(x-d₁,y-d₂)·C(x-d₁,y-d₂)計算C(x-d₁,y-d₂)的分布

其中R_h為通光圓孔的半徑；

S8，利用C(x-d₁,y-d₂)中央亮斑，計算其質心點M坐標(x_2c,y_2c)，

其中，區域A'為C(x-d₁,y-d₂)中央亮斑像素區域；

S9，利用點M坐標(x_2c,y_2c)，計算表示入射光波0度像散和45度像散的澤尼克系數a₄和a₅；

S10，利用干涉圖樣上六個1級亮斑的空間分布，計算其對應的信號根據已存儲的與a₃對應關系的查找表查找與所述對應的a₃，其中a₃為入射光波在分波面元件上波面位相的離焦，為六個1級亮斑處對應的信號；

S11，將a₁、a₂、a₃、a₄和a₅代入分波面元件單個子孔徑內的波面位相分布式W(x',y')＝a₁x'+a₂y'+a₃[-1+2(x'²+y'²)]+a₄(x'²-y'²)+a₅(2x'y')中，獲得第i個孔徑內波面位相分布。