适用于大口径光电探测系统的波前光学抖动分析方法

摘要

适用于大口径光电探测系统的波前光学抖动分析方法，涉及光学系统检测领域，解决了现有功率谱方法不适用于大口径光电探测系统的光学抖动分析的问题。用法方程对原始波前信息进行拟合，求解波前Zernike多项式系数，得去除低阶波像差的波前像差数据；用周期图法计算二维功率谱估计及功率谱频域平均半径，并进行功率谱坍陷；将二维功率谱一维形式代入式(4)反演计算，得与实际光学抖动具有相同统计规律的数值波前，并将其用于光学系统的性能分析与误差分配；ΔxΔy为两个方向的取样间隔，φ(m,n)为服从正态分布的相位矩阵，m和n为变量，A为孔径面积。利用式(4)得到的数值模拟波前可以为系统的抖动评价以及误差分配提供较好的指导。

主权项

适用于大口径光电探测系统的波前光学抖动分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、利用法方程对原始波前信息进行拟合，求解波前Zernike多项式系数，并得到去除低阶波像差的波前像差数据；步骤二、利用周期图法计算环形区域上的波前光学抖动的二维功率谱估计以及功率谱频域平均半径，二维功率谱估计如下：${\bar{\rho }}_i=\frac{1}{N}\underset{N_{i-1}}{\overset{N_i}{\Sigma }}{\rho }_l---\left(2\right)$式(2)中，ρ_l均为功率谱频域平均半径；将二维功率谱坍陷为一维形式，如下：${\mathrm{PSD}}_{1D}\left({\bar{\rho }}_i\right)=\frac{1}{N}\underset{N_{i-1}}{\overset{N_i}{\Sigma }}{\mathrm{PSD}}_{2D}\left({\rho }_l\right)---\left(3\right)$式(3)中，ρ_l均为功率谱频域平均半径；步骤三、将式(3)代入式(4)进行反演计算，得到与实际光学系统的光学抖动具有相同统计规律的数值波前，并将该数值波前用于光学系统的性能分析与误差分配；$h(x,y)=\frac{1}{\mathrm{\Delta x\Delta y}}\mathrm{IFFT}\left[e^{\mathrm{i\phi }(m,n)}\sqrt{A\times \mathrm{PSD}(m,n)}\right]---\left(4\right)$式(4)中，ΔxΔy为两个方向的取样间隔，φ(m,n)为服从正态分布的相位矩阵，m和n为变量，A为孔径面积。