数控抛光加工应用于波前畸变校正

高功率固体激光装置的波前校正通常采用自适应光学或衍射光学的方法 ,但这些方法的应用都有一定的困难。小磨头数控抛光加工技术已逐渐得到广泛的应用 ,用它来实现大口径高功率固体激光装置的静态波前畸变校正提供了解决此问题的新思路。文章给出了校正试验模型、试验过程和结果。波前畸变由校正前的PV值 4.5 9λ(λ =6 32 .8nm) ,RMS值 0 .938λ下降到校正后的PV值 0 .43λ ,RMS值 0 0 75λ。校正的效果是相当明显的 ,证明了其应用的可行性。

高分辨率空间相机精密热控设计及验证

基于波像差分配理论,提出了某高分辨率空间相机的热控指标.在分析相机空间外热流环境的基础上,进行了热控方案设计,并利用热分析软件进行了高低温工况下的瞬态热分析.结合热平衡试验验证了热设计的有效性和正确性.

共轴TMA反射镜面形不规则对波前误差的影响

以某遮拦比为22.3%的共轴三反系统的Φ600 mm主镜为例,分析了主镜、次镜和三镜面形不规则对高斯焦点波前差的影响,并拟合了数学表达式。使用环域修正Zernike多项式作为光机接口,分析了环境对反射镜面形的影响以及传递函数下降的情况,并将分析结果作为参考对主镜支撑进行了改进。根据像差容限和系统的环境耐受力,分解出主镜加工所需的精度应优于λ/36.5。

空间光学成像系统波像差的位相差异估计方法

针对传统光学设计和校正手段无法有效消除空间光学成像系统在轨工作时受各种因素影响使像质变差的问题,提出把均匀设计的思想引入位相差异波前传感技术,对系统在轨工作时的波前畸变进行估计.从而实现了对系统波像差的全局优化估计,放宽了波像差的估计范围,易于实现并行化.通过仿真实验发现,该方法正确估计率高,抗噪声能力强,是进行空间光学成像系统波像差估计的有效方法.

纳米级针孔矢量衍射波前误差分析

应用哈特曼-夏克(H-S)波前检测仪检测大数值孔径(NA)透镜时,需要采用纳米级针孔产生参考球面波前对H-S传感器进行标定。为了制作出满足要求的高质量针孔,本文对影响参考波前质量的各种要素进行了仿真计算和分析,以获得最优针孔加工参数。基于矢量衍射理论,在会聚高斯光束照射下,计算了针孔厚度和直径大小对衍射波前误差的影响,衍射波前中的像差成份、能量透过率、强度均匀性、针孔加工误差及光束相对针孔中心发生平移、离焦、倾斜时衍射波前误差的变化。分析计算显示,在NA为0.6时,为了使相对于理想球面波的波峰波谷值(P-V)偏差不大于0.005λ(λ=193nm),在实际针孔的加工制作中,应选取材料铬,并取厚度200nm,直径180nm为适宜。

长焦距红外光学系统焦距检测方法

强激光主机装置中,需要利用各种不同焦距的光学透镜对光束进行扩束和准直,透镜焦距的准确程度直接影响系统的整体性能,所以对透镜焦距的准确测量尤为重要。提出了一种利用哈特曼-夏克波前检测仪和旋转平面镜辅助测量长焦距红外光学系统焦距的新方法。给出了系统的测量原理,使用ZEMAX光学仿真软件仿真分析了待测透镜不同通光孔径对焦距测量的影响,并且通过误差理论推导出平面镜旋转角度与系统测量误差之间的解析表达式。最后进行了实验对比,测量结果表明,当平面镜旋转至一定角度,采用合适的通光口径,系统测量精度可以优于3‰,远高于传统测量方法。此外,该测量方法还具有使用方便、高稳定度等显著优点。

隐形眼镜配戴对近视眼视网膜成像质量的影响

【目的】了解软性和硬性透气性隐形眼镜配戴对近视眼视网膜成像质量的影响,探讨硬性透气性隐形眼镜减缓近视发展的可能机制。【方法】矫正视力正常的近视眼志愿者20人40眼,用像差仪检查同一志愿者配戴前、配软性和硬性透气性隐形眼镜后的波前像差。【结果】同一受试者配戴硬性透气性隐形眼镜后与配戴前的波前像差比较,第2、4阶像差明显减小(P<0.05),而配戴软性隐形眼镜后与配戴前的波前像差比较,第2、3、6阶像差明显增加(P<0.05)。合并有散光的同一受试者配戴硬性透气性隐形眼镜后与配戴前比较,第2、4阶像差明显减小(P<0.05),配戴软性隐形眼镜后与配戴前比较,第4、6、7阶像差明显增加(P<0.05)。【结论】硬性透气性隐形眼镜配戴可明显减小近视眼的波前像差,从而改善其视网膜成像质量;配戴软性隐形眼镜则可增加近视眼的波前像差。硬性透气性隐形眼镜配戴可能通过改善视网膜物像质量而减缓青少年近视的进一步发展。

波前像差仪测量近视患者低阶像差的临床研究

目的:通过波前像差仪与自动验光仪、综合验光仪3种方法测量近视患者屈光状态结果的对比观察,探讨波前像差仪对低阶像差测量的准确性。方法:随机选取2005-06/2005-09来我院进行LASIK术前检查的近视患者67例100眼,分别应用波前像差仪、自动验光仪、综合验光仪对其球镜度数、柱镜度数、散光轴向测量后进行统计分析、比较。结果:波前像差仪、自动验光仪、综合验光仪3种方法测得的球镜度数分别为-6.18±2.77,-5.80±2.80,-5.88±2.72D;柱镜度数分别为-0.73±0.57,-0.75±0.59,-0.72±0.56D;散光轴向中位数分别为66.00°,45.50°,27.50°,四分位数间距分别为162.75°￣11.25°,160.00°～4.25°,161.00°～5.00°;等效球镜度分别为-6.55±2.90,-6.17±2.91,-6.24±2.81D;统计学上均无显著性差异。结论:波前像差仪在准确测量眼高阶像差的同时,能够准确地测量近视患者的低阶像差。

温度对潜望式激光通信终端SiC反射镜性能影响

分析了温度梯度和均匀温度对潜望式激光通信终端反射镜形变的影响,利用椭圆域上的Zerni-ke多项式对椭圆反射镜的波前进行拟合,计算由于热形变导致的波前畸变误差,给出了星间激光通信终端反射镜均方根值、发射光束瞄准误差、接收端光强随温度梯度和均匀温度的变化关系。结果表明:温度梯度对反射镜的影响只是引起峰值光强的漂移和少许下降,当温度梯度为14℃/m时瞄准误差达2.1μrad。均匀温度会引起接收端的光强分布变化,从而导致很大的瞄准误差和光强衰减,当均匀温度与参考温度的差值小于0.6℃时,由波前畸变误差引起的瞄准误差小于1μrad,当差值大于0.6℃时,瞄准误差突然增大到几μrad,接收端光强分布发生变化,此时反射镜热形变引起的像散项对光强分布起重要作用。

误差均化的拼接技术

利用相关拼接技术实现光学波面检测 ,可以用较小的测量口径实现较大面积的测量 ,并保持高的测量精度、高的空间分辨率和系统的低成本。获得高精度的子孔径波面分布和有效的拼接方法是这一技术的关键。最简单的两两拼接的方法由于在拼接过程中存在误差积累 ,对全孔径拼接精度有很大的影响。采用误差均化的拼接方法 ,要求所有拼接区中相差值的平方和同时达到最小。从本质上看 ,这是一种并行算法。给出了在平面直角坐标系下误差均化拼接的数学模型和求解方法 ,进行了计算机仿真。

五角棱镜的光束转向误差对波前测量的影响

从分析五角棱镜的角度制造误差产生的光学平行差入手,推导出确定入射光线和棱镜调整的表达式;利用棱镜转动定理建立了五角棱镜的光输出平面波前与其角度制造误差和导轨引起的运动误差之间的关系;并用计算机模拟试验分析了五角棱镜的角度制造误差和导轨引起的运动误差产生的扫描光束转向的波前误差。指出此研究结果有利于五角棱镜的加工和棱镜调整,还有利于大口径望远系统波前检测过程中扫描光束转向的波前误差的修正。

基于Fourier变换的快速高分辨波前重构方法

为实现快速高分辨的哈特曼波前测量,研究了基于Fourier变换的波前重构方法。在软件设计和代码实施基础上进行了时间性能统计分析,采用模拟数据和实际斜率数据进行波前重构,并将重构结果与VMM方法获得的结果进行了比较,分析其误差产生的原因及噪声的统计特性与误差空间分布的关系。仿真和实验结果表明,FTR方法具有从斜率数据准确重构出波前的能力;相对VMM方法FTR拥有更优的时间性能;基于相同的斜率FTR方法重构出波前与VMM方法的差别主要分布在孔径的边缘,在附加在斜率测量上的噪声具有零平均的性质时,最有可能获得一致的波前。

弱光61单元自适应光学系统的校正有效性分析

基于 Zernike多项式模式复原原理 ,分别就光学系统静态误差和大气湍流扰动引起的动态波前误差两种情况 ,定义了静态模式因子和动态模式因子两个变量 ,用来分析弱光

自适应光学应用于月球激光测距中视场旋转对大气波前倾斜量提取的影响

自适应光学技术应用于月球激光测距试验中需要实时针对月面扩展源进行大气波前倾斜量的提取,望远镜在跟踪月亮的过程中存在月面本身相对望远镜的物方视场的旋转以及望远镜自身的运动所引起的像方视场的旋转,本文讨论了望远镜物方视场及像方视场旋转的规律以及其对大气波前倾斜量提取的影响。

折反式长波线阵红外传感器装调技术

针对折反式长波线阵红外传感器的探测距离远、大口径小焦比、无法凝视成像等结构特点与使用要求,提出了一种高精度、流程化、参量化的装调技术,首先保证主反射镜装调后的面型精度,利用准直光管与三坐标测量机严格量化控制主、次镜之间的光学间隔,然后通过波像差测试手段对主、次镜的相对倾斜与径向偏移进行调校;再利用基准转换的方法,保证主、次镜系统与中继镜组光轴一致;最后装配线阵探测器,利用周扫工装反射镜,进行像面与光轴的调校。文中介绍了装调过程中采用的非球面激光定心、微应力粘接装配、中空主次镜光学间隔调校、中继镜"逐片"定心、线阵探测器周视装调等关键技术,结果表明:运用该技术装调后,探测器MDTD可达到4 K,外场探测距离可达60 km以上,满足设计指标要求。

测量噪声对波前重构精度的影响

Hartmann-Shack波前传感器斜率测量误差是自适应光学系统中影响波前重构精度的一个主要误差来源。针对模式法波前重构算法 ,推导出了普遍适用的模式法波前重构误差传递系数计算公式 ;利用 61单元自适应光学系统中的 Hartmann-Shack波前传感器测量的斜率数据 ,验证了模式法波前重构误差传递系数计算公式的正确性。

基于斜率的TMT三镜面形检测方法

为了完成对于30 m望远镜(TMT)三镜面形的检测,引入了基于斜率的测量方法。首先,针对斜率信息分别提出了对于低阶像差拟合以及中频误差分析的方法,并利用数值仿真以及实测数据对于之前提出的理论进行验证;最后,针对所提出的方法进行了基于蒙特卡洛法的误差分配,讨论了在TMT招标方所提出的精度要求下,各个检测仪器的精度如何分配。文中使用的方法 ,不仅对于TMT三镜的面形检测有很好的指导作用,同时对于类似的大口径平面镜的检测也有一定助力作用。

五角棱镜光束转向波前误差的分析与检测

从分析五角棱镜的角度制造误差产生的光学平行差入手,建立起五角棱镜的光输出平面波前与运动误差和角度制造误差产生的扫描激光束转向的波前改变量之间的关系。采用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,即可计算出扫描激光束转向的波前误差,以便在大型望远系统波前测量时对此误差加以修正。

矩阵法研究拼接光栅的远场特性

光栅在许多应用场合中需要有较大的尺寸。光栅拼接技术是目前国内外广泛采用的解决光栅尺寸的技术途径之一。拼接光栅尺寸大,能负载的能量也比普通的有限口径光栅压缩器的大N×M倍,但同时引入了波前畸变,从而影响聚焦光束的时间、空间特性。利用矢量法分析拼接子光栅在存在调节偏差的情况下的远场分布特性,结果表明,任何偏差最终对焦斑的影响在空间域上都与位移偏差的作用等效,偏差量应根据应用控制在一定精度范围内,并给定实验参数,模拟计算了相应的各维偏差的设计精度,为拼接系统的检测提供了理论依据。

波前斜率探测的线性预测方法

由于自适应光学技术校正大气湍流有一定的延迟时间 ,这将降低系统的校正性能 ,主要表现为波前斜率探测的采样率不足 ,使得系统的带宽有限而不能完全补偿有一定功率谱的湍流大气。研究了两种工作方式下的线性预测方法 ,结果显示 ,如果采用线性预测方法 ,在同样的延时条件下 ,可以减小波前斜率的 MSE误差 (由延时引起 )约 30 %。