剪切干涉测量中基于Zernike多项式的自适应波前重建

提出一种剪切干涉测量中被测波前重建的新方法。该方法基于Zernike多项式最小二乘拟合的基本原理 ,通过自适应的方式来确定波前重建表达式。推导出剪切相位 Zernike多项式系数与被测波前 Zernike多项式系数的直接转换矩阵 ,提出了自适应确定多项式级次的新算法 ,给出了相应的波前重建数学模型。对算法进行了计算机模拟 ,并应用于实际剪切干涉测量 。

径向剪切干涉测量中基于Zernike多项式的波前重建

径向剪切干涉波面不能直接反映被测光学波面,因此提出一种径向剪切干涉测量中被测波前重建的新方法.该方法基于Zern ike多项式最小二乘法拟合的基本原理来确定波前重建表达式.推导出径向剪切相位Zern ike多项式系数与被测波前Zern ike多项式系数转换关系.对算法进行计算机模拟,并应用于实际径向剪切干涉测量,结果证明该方法具有可靠的波前重建精度.

横向剪切干涉测量中一种获得无耦合Zernike系数的模式复原方法

模式耦合误差常见于横向剪切干涉测量中基于波前梯度数据的模式复原法,其原因是用于表示波前的基函数——Zernike圆多项式的导数不正交。使用一种含有Gram矩阵的矩阵方程进行复原,直接利用Zernike圆多项式m≠0模式角向导数对于权重函数w(ρ)=ρ(极坐标下)的正交性,以及Zernike圆多项式m=0模式径向导数对于权重函数w(ρ)=ρ(1-ρ2)(极坐标下)的正交性进行复原。该方法无需构造辅助的向量函数,并可得到无耦合的Zernike系数,复原结果表明,模式耦合得到了避免。该方法可推广到环上,得到无耦合的Zernike环多项式系数。

基于Zernike多项式的横向剪切干涉波面拟合

用计算机模拟横向剪切干涉图,并且利用波前复原常用的Zernike多项式法做出理想数据拟合波像差的算例及使用理想干涉图采集的数据拟合波像差的算例,实际验证了Zernike多项式法的可靠性,在噪音峰值不超过1.8%的情况下依然可以精确的拟合波像差。提出了一种计算波像差的算法,并对其进行验证。

含中心遮拦剪切干涉图的波前重建新方法

在利用剪切干涉测量共轴折返式光学系统波像差时,会得到含中心遮拦的环形剪切干涉图。但是,目前的剪切干涉波前重建方法大多适用于圆形或矩形区域。提出了一种适用于含中心遮拦环形剪切干涉图的波前重建方法。该方法是一种基于Zernike环多项式的模式法。仿真和分析了不同剪切比、单项像差、噪声对重建精度的影响,结果表明:该算法具有较高的重建精度,剪切比小于6%时,相对重建误差小于10%;对像散的重建精度较高,对球差和慧差的重建精度相对较低;具有较好的抗噪性。该方法已应用于实验室开发的交叉光栅横向剪切干涉仪的干涉图像波前重建中。

用于高重复频率热容主振荡功率放大器激光系统的波前检测技术

高重复频率热容主振荡功率放大器(MOPA)激光系统的工作过程一般只持续几秒至几十秒,在此过程中系统输出光束的波前畸变是动态变化的。采用环路径向剪切干涉(CRWSI)技术对高重复频率热容MOPA系统波前畸变的变化过程进行检测,并对系统的总体结构进行了设计。搭建了一个简化的实验系统,采用平凹透镜来代替光放大器产生波前畸变,并由此对环路径向剪切干涉仪的测量精度进行了验证。结果表明,实验测量结果与理论计算值之间的峰值误差为7.8%(0.02λ)。