Wunan Li 1,2,3,4Yu Cao 2Yu Ning 1,3,4Fengjie Xi 1,3,4,**[ ... ]Xiaojun Xu 1,3,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 School of Mathematics and Physics, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266061, China
3 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS) is commonly used for its high speed and precision in adaptive optics. However, its performance is limited in low light conditions, particularly when observing faint objects in astronomical applications. Instead of a pixelated detector, we present a new approach for wavefront sensing using a single-pixel detector, which is able to code the spatial position of a light spot array into the polarization dimension and decode the polarization state in the polar coordinate. We propose validation experiments with simple and complex wavefront distortions to demonstrate our approach as a promising alternative to traditional SHWFS systems, with potential applications in a wide range of fields.
wavefront sensing single-pixel detector vortex retarder polarization centroid polar coordinate Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090008
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200363
红外与激光工程
2020, 49(10): 20201043
何宇龙 1,2,3,***宁禹 1,2,3,**姜宗福 1,2,3,*孙全 1,2,3张明 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
光场相机波前传感器是一种新型的波前传感器,具有视场大、动态范围大的优势,但由于存在信号饱和现象,光场相机的线性度和波前传感精度较低。利用动态调制提高光场相机的线性度和波前传感精度,理论分析了光场相机波前传感的原理与特性,利用MATLAB软件对光场相机在动态调制时的波前闭环校正效果进行数值模拟,并与无调制光场相机的模拟结果进行对比分析。仿真结果表明:光场相机在动态调制时的测量精度高,校正效果较好,校正后远场光斑的斯特列尔比大于0.8,波前传感性能优于无调制光场相机。
传感器 自适应光学 波前传感器 光场相机 动态调制 数值模拟
研究了防空装备中红外跟踪系统单站定位滤波算法,提出了基于目标识别和滤波算法的单站被动定位方法,实现了红外跟踪系统对空中目标快速定位。通过仿真计算表明,该方法具备了较高的解算精度和较快的解算速度,可广泛应用于红外被动作战的防空装备设计,具有较强的工程应用背景。
红外 跟踪系统 防空 被动定位 滤波解算 infrared search and tracking system air defense passive location filtering algorithm
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 中国科学院软件研究所，北京 100190
3 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙 410073
光学系统仿真软件Seelight是一款可以模拟光束产生、大气传输与自适应光束控制等光学系统的具有自主知识产权的系统仿真软件，为光学系统应用研究提供了有效的仿真工具。本文首先介绍了Seelight软件的基本构架、运行界面和主要模型库包含的模块，并利用自适应光学相关的基本模型搭建了自适应光学仿真系统，模拟了PZT变形镜模块和哈特曼波前波传感器模块构成自适应光学仿真系统通过校正光束大气传输的波前畸变来提高远场光斑的光束质量的过程。验证了在不同的湍流强度下，自适应光学仿真系统的校正效果随着湍流强度的增加，校正残差大幅增加。利用Seelight软件可以对包含自适应光学系统的各种光学系统进行仿真建模，并可以对系统进行有效的验证分析和优化设计。
自适应光学 仿真建模 验证分析 Seelight seelight adaptive optics simulation verification and analysis
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
计算光场自适应光学成像技术将目标和干扰的光场进行整体测量，再利用目标与干扰光场的四维光场信息分布特点，通过计算方法将其进行有效地区分、滤除，能在大视角范围内对干扰导致的目标光场波前畸变进行探测复原，并以计算方式自适应地补偿成像空间中的复杂波前像差扰动。与传统自适应光学成像方法相比，该方法具有较大的探测视场，可以直接以扩展目标作为信标进行波前信息解算。本文从传统自适应光学技术面临的挑战出发，简述了计算光场自适应光学成像技术的优势及发展现状，介绍了研究团队在计算光场自适应光学成像方面开展的主要工作。
自适应光学 计算成像 光场成像 光场相机 adaptive optics computational imaging plenoptic imaging plenoptic camera
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏, 重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性, 为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比, 对子相位屏组的统计特性进行了验证, 并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明, 用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的, 在旋转使用情形下, 子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合, 但低频成分仍存在较大的偏差, 其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。
旋转特性 大气湍流 相位屏 数值模拟 rotation properties atmospheric turbulence phase screen numerical simulation 红外与激光工程
2017, 46(12): 1211003
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑（SSD)、随机相位板（RPP）和偏振匀滑（PS）联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量，利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明，径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时，拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小，8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式，结果表明，由于三种PS方式本质上的一致性，光束的匀滑及偏振特性差别较小。
径向偏振光束 光束匀滑 偏振匀滑 radially polarized beam beam smoothing polarization smoothing 强激光与粒子束
2015, 27(12): 122008
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
调整相干光束阵列中单元光束的线偏振方向可以得到近似的径向偏振光，但其特性与理想的径向偏振光存在差异。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论，利用数值方法对径向偏振相干光束阵列的深聚焦场进行了分析。研究了实际应用中较为关注的主要参数，即焦面上轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯净度及产生效率。结果表明，与理想径向偏振光不同，径向偏振相干光束阵列的深聚焦场在焦面上会出现角向偏振分量。采用单环排布并使光束紧贴透镜瞳面边缘,可以产生质量更好的轴向偏振场。对于单环排布阵列，增多光束数目对轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯度影响不大，但可以提高轴向偏振场的生成效率。
物理光学 深聚焦 光束阵列 径向偏振
