【摘 要】
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为了探究激光的特性,激光波前探测是方法之一。基于PD法的激光波前探测具有系统简单,能检测连续变化和非连续变化的波前畸变等优点,然而在波前探测的过程中会受到诸多因素干扰,导致探测结果出现误差甚至错误,因此对PD法激光波前探测的适应性问题进行分析和消除有着重要意义。本文对波前探测过程中主要的误差因素进行适应性分析并给出了对应的误差消除方法,主要研究内容如下:(1)对PD法激光波前探测理论展开研究,在其
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为了探究激光的特性,激光波前探测是方法之一。基于PD法的激光波前探测具有系统简单,能检测连续变化和非连续变化的波前畸变等优点,然而在波前探测的过程中会受到诸多因素干扰,导致探测结果出现误差甚至错误,因此对PD法激光波前探测的适应性问题进行分析和消除有着重要意义。本文对波前探测过程中主要的误差因素进行适应性分析并给出了对应的误差消除方法,主要研究内容如下:（1）对PD法激光波前探测理论展开研究,在其理论基础上确定基于PD法激光波前探测的基本数学模型。采用无约束最优化方法求解未知的波前图像。（2）对PD法激光波前探测进行离焦量误差、图像噪声误差、图像配准误差和图像采样适应性分析和消除。针对离焦量误差问题,优化目标函数,并根据几何光学的知识直接求解离焦量;针对图像噪声误差问题,通过减去图像噪声基线的方式对图像进行预处理,并引入迭代参量对目标函数进行优化;针对图像配准误差问题,先对图像进行粗配准,之后使用基于最小二乘的曲面拟合与梯度结合的方法对图像进行精配准;针对图像采样问题,给出了Qmin≥2的采样条件。（3）进行波前探测仿真实验,验证本文误差消除算法的可行性。实验数据表明:对于离焦量误差,将优化目标函数法与计算离焦法相结合对离焦误差的消除效果最好,相比于未误差处理的波前残差RMS值平均优化了0.06λ;对于图像噪声误差,将优化目标函数法与图像预处理法相结合对图像噪声误差的消除效果最好,相比于未误差处理的波前残差RMS值平均优化了0.23λ;对于图像配准误差,将曲面拟合法与梯度法相结合对配准误差的消除效果最好,相比于未误差处理的波前残差RMS值平均优化了1.00λ。综合法波前探测的精度达到0.03λ,为激光波前探测的工程应用提供了技术支持。
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