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基于优化探测窗口的光斑质心探测方法

New method for centroid detecting of focal spot based on optimizing detecting window

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摘要

哈特曼-夏克波前传感器进行波前探测时,用子孔径光斑强度的一阶矩来计算光斑质心位置,子孔径窗口作为探测窗口,但探测时子孔径窗口内噪声对一阶矩有很大的影响,会使质心探测精度产生很大的误差.因此在计算质心位置时探测窗口的选取对探测精度有重要影响,必须选取合适的探测窗口来提高光斑质心探测精度.为此,在传统算法的基础上提出优化探测窗口的方法来提高质心探测精度,仿真和实验结果表明新方法提高了质心探测的精度,未经处理的高噪声恢复波前的波前残差峰谷值是2.851 4λ,均方根值是0.606 3λ,优化探测窗口后波前残差的峰谷值是1.636 2 λ,均方根值是0.367 1 λ,重构误差减小了40%.证明了算法的可行性和稳定性.

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中图分类号:O438

所属栏目:高功率激光与光学

基金项目:安徽省科技创新团队项目资助课题(2006KJ003TD)

收稿日期:2005-10-26

修改稿日期:2006-05-30

网络出版日期:2006-08-15

作者单位    点击查看

王薇:淮北煤炭师范学院,物理系,安徽,淮北,235000四川大学,电子信息学院,成都,610064
陈怀新:四川大学,电子信息学院,成都,610064

备注:王薇(1975-),女,硕士,现从事信息光学研究工作;wylwwhn@sohu.com.

【1】Seifert L,Liesener J,Tiziani H J.The adaptive Shack-Hartmann sensor[J].Optics Communications,2003,216(4):313-319.

【2】陈怀新,伍波,隋展,等.采用阵列波带片波前传感的激光波前重构[J].强激光与粒子束,2004,16(10):1250-1254.(Chen H X,Wu B,Sui Z,et al.Wavefront reconstruction based on array Fresnel zone plates.High Power Laser and Particle Beams,2004,16(10):1250-1254)

【3】沈锋,姜文汉.夏克-哈特曼波前传感器的波前相位探测误差[J].光学学报,2000,20(5):666-671.(Shen F,Jiang W H.The measurement error of wavefront phase with Shack-Hartmann wavefront sensor.Acta Optica Sinica,2000,20(5):666-671)

【4】Seung-kyu P,Sung-hoon B,Chrol-jung K,et al.A study on a fast measuring technique of wavefront using a Hartmann-Shack sensor[J].Optics & Laser Technology,2002,34(7):687-694.

【5】Cao G R,Yu X.Accuracy analysis of a Hartmann-Shack wavefront sensor operated with a faint object[J].Opt Eng,1994,33(7):2331-2335.

【6】姜文汉,鲜浩,沈锋.夏克-哈特曼波前传感器的探测误差[J].量子电子学报,1998,15(2):218-227.(Jiang W H,Xian H,Shen F.Detecting error of Shack-Hartmann wavefront sensor.Chinese Journal of Quantum Electronics,1998,15(2):218-227)

【7】沈锋,姜文汉.弱光波前传感器质心计算的新方法[J].强激光与粒子束,1999,11(1):27-30.(Shen F,Jiang W H.Gaussian fitting method for estimating subaperture centroids of Shack-Hartmann wavefront sensor at low light levels.High Power Laser and Particle Beams,1999,11(1):27-30)

引用该论文

王薇,陈怀新. New method for centroid detecting of focal spot based on optimizing detecting window[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2006, 18(8): 1249-1252

王薇,陈怀新. 基于优化探测窗口的光斑质心探测方法[J]. 强激光与粒子束, 2006, 18(8): 1249-1252

被引情况

【1】郭林辉,唐淳,武德勇,高松信,雷军,蒋建锋,薄报学. 大功率二极管激光线阵的“smile”测量方法. 强激光与粒子束, 2009, 21(2): 195-198

【2】王薇,谢宇,伍波. 阵列菲涅耳波带片波前探测性能研究. 量子电子学报, 2010, 27(3): 276-280

【3】郭林辉,吕文强,高松信,武德勇,李 弋,李 艾,蒋建锋,彭 勇. 垂直阵列DL 巴间准直光束指向精度测量方法. 光电工程, 2011, 38(1): 11-14

【4】钮赛赛,沈建新,梁春,张运海. 人眼像差探测哈特曼波前传感器的质心优化. 光学 精密工程, 2011, 19(12): 3016-3024

【5】何淼,唐玉国,陈少杰,巴音贺希格,崔继承. 中阶梯光栅光谱仪信号光斑位置的质心提取算法. 光谱学与光谱分析, 2012, 32(3): 849-853

【6】李战国,李邦明,李常伟,张思炯. 一种基于Shack-Hartmann传感器的自适应波前重建算法. 量子电子学报, 2013, 30(4): 482-489

【7】张艳艳,郝晓龙,陈洁玮. 加门限的一阶矩光斑质心探测方法. 光学技术, 2015, 41(1): 59-63

【8】钱锋,杨名宇,张晓沛. 基于序列图像提高光斑质心定位精度. 光学 精密工程, 2016, 24(11): 2880-2888

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