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大型望远系统的波前重构模型与算法研究

作　者: 张维
导　师: 曹益平
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 大型望远系统波前检测五角棱镜 H-S波前传感器波前重构 GMRES算法
分类号: O436
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

在空间科技、军事国防等领域中，大型望远系统正日益发挥极其重要的作用，相应地也给大口径高精度光学元件的加工和检测提出了更精、更高、更新的要求。本文主要在大型望远系统的检测方法和波前重构算法方面作了探索性研究，主要工作包括：在详细探讨了目前大型望远系统检测的基本原理和基本方法基础上，设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束，实现依次扫描各子孔径，并用改进的S-H波前传感器探测各子孔径的综合波前，从而在波前重构过程中从综合波前可有效分离出望远系统的真实波前误差。根据检测设备和传统子孔径的分布方式，设计了一种菱形子孔径分布方式。相比以前的子孔径分布方式，这种分布方式可以增加子孔径的数目，获得了的整个大孔径的更多的波前信息，有利于望远系统的波前重构。在新的子孔径布局情况下，将传统的波前重构模型改进，成功得到了可以处理菱形子孔径布局的波前重构模型。详细讨论了波前重构算法，从算法的精确度和处理速度方面，对传统算法进行了比较。通过引入一种采用预优技术的GMRES算法对southwell模型进行改进，实现了望远系统的波前重构，该算法的既具有较高的精度和具有较高的计算速度。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-19
  1.1 大型望远镜系统介绍  9-10
  1.2 大型望远镜系统的波前检验方法  10-16
    1.2.1 剪切干涉法  11-12
    1.2.2 子孔径干涉拼接法  12-13
    1.2.3 哈特曼—夏克法  13-16
  1.3 本章小结  16-17
  1.4 本论文的主要研究内容  17-19
第二章波前检测的方法及误差分析  19-26
  2.1 哈特曼—夏克子孔径拼接法  19-22
    2.1.1 实验方案原理  20
    2.1.2 扫描系统原理  20-21
    2.1.3 波前检测系统原理  21-22
  2.2 误差分析及误差修正  22-25
    2.2.1 光源及扫描装置误差分析和修正  22-23
    2.2.2 波前传感器误差分析及校正  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章波前重构模型的建立及波前重构算法的研究  26-36
  3.1 波前重构理论  26-28
  3.2 子孔径的重构模型  28-31
    3.2.1 菱形分布的Southwell重构模型  29-31
  3.3 波前重构  31-36
    3.3.1 最小二乘法意义上的直接分解法  32-34
    3.3.2 直接解的算法精度和时间响应度分析  34-36
第4章重构算法改进  36-46
  4.1 引入迭代算法提高southwell模型的重构精度  36-38
  4.2 引入GMRES算法提高southwell模型的重构精度  38-41
    4.2.1. 广义极小残余算法原理和过程  39
    4.2.2 GMRES算法的算法过程  39-41
  4.3 波前平滑处理及整体重构  41-45
    4.3.1 模式法原理  41-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章总结  46-48
参考文献  48-51
硕士期间发表论文及参加的研究项目  51-52
声明  52-53
致谢  53

大型望远系统的波前重构模型与算法研究

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