[发明专利]一种沙克哈特曼波前传感器的未配准偏差补偿方法

权利要求书

1.一种沙克哈特曼波前传感器的未配准偏差补偿方法，包括如下步骤：

(1)进行正入射平行光至沙克哈特曼波前传感器中的预实验，以获得沙克哈特曼波前传感器中透镜阵列面与图像传感器面之间的偏转角δ，具体实现过程如下：

1.1对于沙克哈特曼波前传感器获得图像中各行各列的会聚光斑，利用最小二乘法进行线性拟合，以得到各行各列的斜率值Ψ；

其中：(x_k,y_k)为图像某一行或某一列上第k个会聚光斑的坐标，N为该行或该列上会聚光斑的个数；

1.2对各行各列的斜率值ψ施加反正切函数，得到各行各列与水平线之间的夹角Φ；

1.3根据所述夹角Φ通过以下公式计算出沙克哈特曼波前传感器中透镜阵列面与图像传感器面之间的偏转角δ；

其中：表示图像中第p行与水平线之间的夹角，表示图像中第q列与水平线之间的夹角，K^L和K^C分别为图像中行和列的数量；

(2)入射涡旋光束至沙克哈特曼波前传感器中，以获得其记录到的图像；

(3)计算图像分布的重心位置坐标(X_c,Y_c)；

(4)基于沙克哈特曼波前传感器的探测原理，通过以下公式求解初始平均相位斜率分布图；

其中：(C_x(i,j),C_y(i,j))和(x(i,j),y(i,j))分别为透镜阵列中第i行第j列透镜的中心坐标及其对应的会聚光斑坐标，S_x(i,j)和S_y(i,j)分别为透镜阵列中第i行第j列透镜对应的初始平均相位斜率在水平方向和竖直方向上的分量，f为透镜的焦距，λ为光束的波长；

(5)通过以下公式计算各会聚光斑对应的平均相位斜率补偿值，并利用该补偿值对初始平均相位斜率分布图进行补偿；

其中：ΔS_x(i,j)和ΔS_y(i,j)分别为坐标(x(i,j),y(i,j))对应会聚光斑的平均相位斜率补偿值在水平方向和竖直方向上的分量；

(6)根据补偿后的初始平均相位斜率分布图即可探测涡旋光束的拓扑值。

2.根据权利要求1所述的未配准偏差补偿方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下公式计算图像分布的重心位置坐标(X_c,Y_c)；

其中：(ξ,η)为图像分布中某一点的坐标，I(ξ,η)为坐标(ξ,η)对应点的光强大小。

3.根据权利要求1所述的未配准偏差补偿方法，其特征在于：所述步骤(5)中通过以下公式对初始平均相位斜率分布图进行补偿；

S'_x(i,j)＝S_x(i,j)+ΔS_x(i,j)

S'_y(i,j)＝S_y(i,j)+ΔS_y(i,j)

其中：S_x'(i,j)和S_y'(i,j)分别为补偿后透镜阵列中第i行第j列透镜对应的平均相位斜率在水平方向和竖直方向上的分量。

4.根据权利要求1所述的未配准偏差补偿方法，其特征在于：所述步骤(6)中采用平均最亮强度环法探测涡旋光束的拓扑值。