留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟

闫伟 陈志华 杜太焦 关奇

闫伟, 陈志华, 杜太焦, 关奇. 基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1032001-1032001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
引用本文: 闫伟, 陈志华, 杜太焦, 关奇. 基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1032001-1032001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
Yan Wei, Chen Zhihua, Du Taijiao, Guan Qi. Numerical simulation of thermal blooming correction based on correlation wave-front sensing algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1032001-1032001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
Citation: Yan Wei, Chen Zhihua, Du Taijiao, Guan Qi. Numerical simulation of thermal blooming correction based on correlation wave-front sensing algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1032001-1032001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1032001

基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
基金项目: 

激光与物质相互作用国家重点实验室基金(SKLL1301)

详细信息
    作者简介:

    闫伟(1981-),男,副研究员,博士生,主要从事高能激光大气传输及光束控制方面的研究。Email:kewin_y1119@163.com

  • 中图分类号: TN012;O43

Numerical simulation of thermal blooming correction based on correlation wave-front sensing algorithm

  • 摘要: 建立了采用相关波前探测算法(Correlation wave-front sensing algorithm,COR)的自适应光学(Adaptive Optics,AO)系统的数值模型,对准直光束大气传输自适应光学校正进行了数值模拟,分析了不同热晕强度条件下光子噪声和读出噪声对系统校正效果的影响,并与质心(Center of Gravity,COG)算法和阈值质心(Threshold Center of Gravity,TCOG)算法进行了对比。数值模拟结果表明,COR算法对噪声和热晕强度的变化具有更好的鲁棒性,可以提高夏克-哈特曼波前探测器(Shack-Hartmann Wave-front Sensor,SH-WFS)在低信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)条件下的波前探测精度,同时还可以较好地抑制噪声诱发的相位补偿不稳定性(Phase Compensation Instability,PCI),改善低信噪比条件下大气热晕校正的稳定性。
  • [1] Feng Xiaoxing, Zhang Pengfei, Qiao Chunhong, et al. Numerical analysis of thermal blooming effect and phase compensation of adaptive optics about high energy solid pulse laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5):1408-1413. (in Chinese)冯小星, 张鹏飞, 乔春红, 等. 高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(5):1408-1413.
    [2] Gebhardt F G. Twenty-five years of thermal blooming:an overview[C]//SPIE, 1990, 1221:2-25.
    [3] Chang Jinyong, Qiang Xiwen, Hu Yuehong, et al. Numerical simulation of jittering effect on laser beams propagation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(S):46-49. (in Chinese)常金勇, 强希文, 胡月宏, 等. 激光传输光束抖动效应的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(S):46-49.
    [4] Yan Wei, Chen Zhihua, Du Taijiao, et al. Numerical simulation of modal method based adaptive optics correction thermal blooming[J]. Acta Optica Sinica, 2014, 34(9):0901001. (in Chinese)闫伟, 陈志华, 杜太焦, 等. 热晕效应模式法自适应光学校正的数值模拟[J]. 光学学报, 2014, 34(9):0901001.
    [5] Yan Wei, Chen Zhihua, Du Taijiao, et al. Numerical simulation of correction thermal blooming based on deformable mirror eigen mode[J]. Acta Optica Sinica, 2014, 34(11):1101001. (in Chinese)闫伟, 陈志华, 杜太焦, 等. 基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟[J]. 光学学报, 2014, 34(11):1101001.
    [6] Tyson R K. Principles of Adaptive Optics[M]. 2nd ed. New York:Academic Press, 1997:257-273.
    [7] Li Youkuan, Zhang Jianzhu, Zhang Feizhou. Simulation of SNR effect on the detecting precision of Hartmann-Shack sensor[C]//SPIE, 2014, 9242:92421V.
    [8] Karr T J. Thermal blooming compensation instabilities[J]. J Opt Soc Am A, 1989, 6(7):1038-1048.
    [9] Thomas S. Comparison of centroid computation algorithms in a Shack-Hartmann sensor[J]. Mon Not R Astron Soc, 2006, 371(1):323-336.
    [10] Poyneer L A. Scene-based Shack-Hartmann wave-front sensing:analysis and simulation[J]. Appl Opt, 2003, 42(29):5807-5815.
    [11] Chen Linhui, Rao Changhui. Error analysis of correlating Shack-Hartmann wave-front sensor for point source[J]. Acta Phys Sin, 2011, 60(9):090701. (in Chinese)陈林辉, 饶长辉. 点源相关哈特曼-夏克波前传感器光斑偏移测量误差分析[J]. 物理学报, 2011, 60(9):090701,
    [12] Schonfeld J F. Theory of compensated laser propagation through strong thermal blooming[J]. The Lincoln Laboratory of Journal, 1992, 5(1):131-150.
  • [1] 周志远, 史保森.  基于频谱迁移的红外探测研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20230165-1-20230165-11. doi: 10.3788/IRLA20230165
    [2] 赵辉, 吕典楷, 安静, 邝凯达, 余孟洁, 张天骐.  空间光波前畸变校正中的元启发式SPGD算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210759-1-20210759-11. doi: 10.3788/IRLA20210759
    [3] 赵辉, 邝凯达, 吕典楷, 余孟洁, 安静, 张天骐.  空间光波前畸变校正中SPGD方法的自适应优化 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210697-1-20210697-8. doi: 10.3788/IRLA20210697
    [4] 李晋, 杨志文, 胡昕, 张兴, 王峰.  阴极门控光学条纹相机 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210402-1-20210402-7. doi: 10.3788/IRLA20210402
    [5] 詹海潮, 王乐, 彭秦, 王文鼐, 赵生妹.  涡旋光束的自适应光学波前校正技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20210428-1-20210428-10. doi: 10.3788/IRLA20210428
    [6] 贾启旺, 李新阳, 罗曦.  自适应光学系统运行失稳检测方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200299-1-20200299-10. doi: 10.3788/IRLA20200299
    [7] 方舟, 徐项项, 李鑫, 刘金龙, 杨慧珍, 龚成龙.  自适应增益的SPGD算法 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200274-1-20200274-7. doi: 10.3788/IRLA20200274
    [8] 杜海伟.  弱场偏振探测技术灵敏度及噪声的定性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305006-0305006-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0305006
    [9] 姜昊琦, 赵栋, 陈永超, 洪广伟.  一种表征EDFA放大宽谱光源的噪声估测方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717006-0717006(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0717006
    [10] 牛威, 郭世平, 史江林, 邹建华, 张荣之.  自适应光学成像事后处理LoG域匹配图像质量评价 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111005-1111005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111005
    [11] 罗瑞耀, 王红岩, 宁禹, 丁枫, 万国新, 许晓军.  基于阵列激光导星的自适应光学波前探测数值仿真 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111003-1111003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111003
    [12] 杨慧珍, 王斌, 刘瑞明, 马良.  模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002
    [13] 高春清, 张世坤, 付时尧, 胡新奇.  涡旋光束的自适应光学波前校正技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 201001-0201001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0201001
    [14] 毛珩, Tao Louis, 陈良怡.  自适应光学技术在深层动态荧光显微成像中的应用和发展 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 602001-0602001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0602001
    [15] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋.  大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
    [16] 周辉, 李松, 王良训, 郑国兴.  噪声对星载激光测高仪测距误差的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2256-2261.
    [17] 杨慧珍, 刘荣, 刘强.  基于变形镜本征模的模型式无波前探测自适应光学系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3639-3644.
    [18] 于洵, 朱磊, 姜旭, 武继安, 李建强.  基于微透镜阵列偏振探测器的噪声性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 189-195.
    [19] 冯晓星, 张鹏飞, 乔春红, 张京会, 范承玉, 王英俭.  高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1408-1413.
    [20] 王士绅, 隋修宝, 陈钱, 顾国华.  高速高清CCD自适应相关双采样技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 155-159.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  456
  • HTML全文浏览量:  87
  • PDF下载量:  99
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-11
  • 修回日期:  2016-03-12
  • 刊出日期:  2016-10-25

基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
    作者简介:

    闫伟(1981-),男,副研究员,博士生,主要从事高能激光大气传输及光束控制方面的研究。Email:kewin_y1119@163.com

基金项目:

激光与物质相互作用国家重点实验室基金(SKLL1301)

  • 中图分类号: TN012;O43

摘要: 建立了采用相关波前探测算法(Correlation wave-front sensing algorithm,COR)的自适应光学(Adaptive Optics,AO)系统的数值模型,对准直光束大气传输自适应光学校正进行了数值模拟,分析了不同热晕强度条件下光子噪声和读出噪声对系统校正效果的影响,并与质心(Center of Gravity,COG)算法和阈值质心(Threshold Center of Gravity,TCOG)算法进行了对比。数值模拟结果表明,COR算法对噪声和热晕强度的变化具有更好的鲁棒性,可以提高夏克-哈特曼波前探测器(Shack-Hartmann Wave-front Sensor,SH-WFS)在低信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)条件下的波前探测精度,同时还可以较好地抑制噪声诱发的相位补偿不稳定性(Phase Compensation Instability,PCI),改善低信噪比条件下大气热晕校正的稳定性。

English Abstract

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回