基于浮动窗口算法的大动态范围夏克-哈特曼波前测量方法

作者：李澳; 袁强; 杨超; 陈勇; 朱里程; 马士青; 叶红卫; 王帅; 高泽宇; 杨平

来源：中国激光, 2024, 51(22): 131-140.

• 夏克-哈特曼波前传感器
• 动态范围
• Sobel算子
• 浮动子孔径

夏克-哈特曼波前传感器（SHWFS）已被广泛应用于波前探测，但其动态范围和测量精度限制了它的应用。针对所测波前畸变较大或光瞳发生倾斜时，传统SHWFS因所测光斑超出其对应子孔径而无法进行准确测量的问题，本文提出了一种将基于Sobel算子的光斑质心估计算法与基于浮动子孔径的光斑匹配算法相结合来进一步扩展SHWFS动态范围的算法。该算法打破了传统质心提取必须在相应子孔径范围内计算的局限性，不但有效地减小了噪声引起的测量误差，而且保留了光斑区域的重要结构特征。同时，该算法在不改变SHWFS结构设置的情况下显著扩大了动态范围。仿真结果表明，所提算法与传统算法相比SHWFS动态范围扩大了1.14～4.85倍。同时，利用实验平台验证了所提算法的有效性。

• 单位
  中国科学院光电技术研究所; 中国科学院大学; 中国空气动力研究与发展中心