[发明专利]一种自适应光学波前传感器与波前校正器对准误差精密测量方法

说明书

本发明公开了一种自适应光学波前传感器与波前校正器的对准误差精密测量方法，通过对波前校正器的特征驱动器施加电压，利用波前传感器测量光路中的像差变化情况，根据测量的像差变化得到波前校正器的特征驱动器在光路中的位置，从而得到波前校正器的驱动器与波前传感器的对准误差。本发明利用自适应光学系统中的现有条件，无需增加任何额外的设备，实现简单，可以有效地测量波前校正器与波前传感器的对准误差，指导光学系统调整，提高了自适应光学系统的校正能力。

技术领域

本发明涉及自适应光学系统中波前传感器与波前校正器对准误差的精密测量方法，尤其适用于夏克_哈特曼波前传感器与波前校正器的对准误差测量。

背景技术

自适应光学系统中，波前校正器的驱动器布局和波前传感器的子孔径分布是经过优化选择的最佳匹配关系，然而哈特曼传感器和变形镜为两个独立的器件，一般情况下两者之间的距离还比较大，二者之间的对准精度改变了这种对应关系，影响自适应光学系统的波前校正能力。在实际的自适应光学系统调整过程中，通过测量传递函数矩阵，采用斜率影响函数矩阵的条件数判断二者的失配情况，然而这种判断方式只能定性的检测出二者的失配结果，并且无法判断失配的情况；因此对准情况缺乏准确的对准依据，对准精度无法得到保证，无法指导自适应光学系统调整，使自适应光学系统达到最佳校正性能。

发明内容

本发明的目的是：解决自适应光学系统中变形镜和哈特曼传感器的失配问题，提高两者之间的对准精度，从而提高自适应光学系统的校正性能。

本发明的技术解决方案是：一种自适应光学波前传感器与波前校正器的对准误差精密测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)向特征驱动器施加固定电压，通过波前传感器测量波前斜率；

步骤(2)根据波前斜率采用区域法重构波前像差；

步骤(3)根据施加电压后像差的变化情况计算波前校正器的驱动器在波前传感器上的位置；

步骤(4)通过多个特征驱动器的位置，计算波前校正器与波前传感器的失配情况。

进一步的，所述步骤(1)中的特征驱动器为中心区域的驱动器，驱动器影响的波前传感器上对应的子孔径最多。

进一步的，所述步骤(1)中的波前斜率可以通过向特征驱动器施加固定电压后采集，也可以通过测量传函中得到。

进一步的，所述步骤(2)中重构波前像差采用的是弗雷德模型。

进一步的，所述步骤(3)中计算特征驱动器在波前传感器上的位置时，首先采用区域法重构和波前传感器子孔径行数和列数相对应的波面，然后采用双三次插值法得到较高精度的波面，采用质心算法计算驱动器的位置：

其中，W_i为重构后第i点的波像差，x_i为第i点x方向的值、y_i为第i点y方向的值。

进一步的，所述步骤(4)中计算波前校正器与波前传感器的失配情况时选取的特征驱动器时以波前校正器的中心驱动器为中心建立直角坐标系，选取在坐标轴上、对称并影响区域最广的的驱动器。

进一步的，所述步骤(4)中计算波前校正器与波前传感器的失配情况时首先计算驱动器的旋转情况，然后消除旋转后计算驱动器的X和Y方向的平移情况。

本发明的原理在于：