哈特曼傳感器對湍流畸變波前的澤尼克模式復原誤差

分析了應用哈特曼傳感器測量大氣湍流畸變波前時, 哈特曼傳感器的澤尼克模式復原誤
差與子孔徑劃分形式、澤尼克模式復原階數(shù)等的關系, 給出了科爾莫哥洛夫湍流下計算哈特曼傳感器模式復原誤差的公式。對比分析了8×8 子孔徑劃分和32×32 子孔徑劃分的兩個哈特曼傳感器在實際大氣湍流中同步測量的實驗結果。
哈特曼2夏克型波前傳感器(Hartm ann2Shack w avef ron t sen so r, 以下簡稱哈特曼傳感器) 是目前常用的測量靜態(tài)或動態(tài)波前像差的工具[ 1～ 4 ]。澤尼克多項式(Zern ike Po lynom ial) 模式法是圓孔徑上最常采用的波前復原算法之一[ 5, 6 ]。由于大氣湍流畸變波前是包含有豐富時空頻率成分的動態(tài)波前像差, 需要用盡可能多的澤尼克多項式來描述。哈特曼傳感器的空間分辨能力是有限的, 所以哈特曼傳感器的模式復原階數(shù)也是受限的。長久以來, 人們在用哈特曼傳感器對大氣湍流畸變波前進行模式復原時, 模式復原階數(shù)的選擇帶有很大的隨意性。對哈特曼傳感器來說, 原則上復原時選擇的模式階數(shù)越高, 波前復原精度就會越高; 但如果模式階數(shù)選擇過高, 由于探測噪聲等的影響反而會降低波前復原精度。所以需要對哈特曼傳感器的模式復原誤差進行仔細研究。
許多學者對哈特曼傳感器的測量誤差進行過分析[ 7～ 11 ]。姜文漢、N. Takato 等分析了哈特曼傳感器的子孔徑斜率測量誤差[ 8, 9 ]。李新陽等初步建立了一套分析哈特曼傳感器波前復原誤差的方法, 但他的分析方法還存在一定局限性[ 10, 11 ]。本文在上述文獻分析的基礎上, 詳盡分析了哈特曼傳感器的澤尼克模式波前復原誤差問題, 并給出了實驗結果。