Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (04.2022) : Повышение точности определения волновых аберраций оптической системы по распределению интенсивности фокусируемого светового пучка

Повышение точности определения волновых аберраций оптической системы по распределению интенсивности фокусируемого светового пучка

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-12-22

Переводная версия: https://doi.org/10.1364/JOT.89.000197

УДК 535.015

Владимир Сабитович Сиразетдинов1*, Игорь Юрьевич Дмитриев2, Павел Михайлович Линский3, Николай Витальевич Никитин4

Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения, г. Сосновый Бор, Ленинградская обл., Россия

1v.sirazet@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-0133-5182

2dmitrieviy@niioep.ru       https: // orcid.org/0000-0003-4426-8191

3nnw19@mail.ru    https:// orcid.org/0000-0002-9133-6719

4NikitinNV@niioep.ru       https:// orcid.org/0000-0003-3826-3765

Аннотация

Предмет исследования. Представлен метод повышения точности определения волновых аберраций оптической системы по изображению поперечного сечения фокусируемого системой светового пучка в присутствии амплитудных искажений изображения. Метод. Процедура измерений включает в себя определение волновых аберраций оптической системы раздельно по каждому из изображений поперечного сечения пучка, зарегистрированных по разные стороны от фокальной плоскости, и усреднение полученных значений волновых аберраций. Основные результаты. В основе используемого метода определения волновых аберраций оптической системы лежит анализ и обработка искажённого аберрациями распределения интенсивности в изображении поперечного сечения фокусируемого светового пучка, зарегистрированном либо в плоскости перед фокальной, либо за ней. Очевидно, что присутствие неоднородностей интенсивности в сечении светового пучка, не обусловленных волновыми аберрациями, неизбежно будет порождать погрешности измерений. Многократно ослабить влияние таких амплитудных помех на точность измерений удаётся, если дополнительно зарегистрировать и обработать ещё одно изображение поперечного сечения пучка, расположенное на специально выбранном расстоянии по другую сторону от плоскости фокусировки и усреднить значения волновых аберраций, полученных по каждому из изображений. Если в одной из плоскостей регистрации амплитудные и аберрационные искажения распределения интенсивности имеют сходный профиль, то они, складываясь, усиливают степень неоднородности суммарного распределения интенсивности. При этом, в другой плоскости профили амплитудных и аберрационных искажений распределения интенсивности будут взаимно противоположны, что снизит степень неоднородности распределения. Этот эффект и позволяет скомпенсировать вызванные амплитудными помехами погрешности измерения путём арифметического усреднения значений волновых аберраций, полученных раздельно по каждому из изображений. Показано, что таким методом разброс измеренных значений СКО волнового фронта пучка величиной до 20–30%, полученный при раздельных измерениях волновых аберраций в присутствии помех, удаётся снизить до нескольких процентов. Практическое значение. Амплитудные искажения изображения поперечного сечения пучка, не связанные с аберрациями, широко распространены, поскольку присутствуют, например, в светосильных, аподизированных или внеосевых оптических системах. Измерения волновых аберраций подобных оптических систем известным методом по одному изображению фокусируемого пучка не даёт точного результата. Предложенное в настоящей работе усовершенствование этого метода измерений позволяет расширить сферу его применения и на такие системы, сохраняя присущую ему точность измерений на уровне λ/20.

Ключевые слова: волновые аберрации, оптическая система, световой пучок, волновой фронт, распределение интенсивности

Ссылка для цитирования: Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В. Повышение точности определения волновых аберраций оптической системы по распределению интенсивности фокусируемого пучка // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 12–22. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-12-22

Коды OCIS: 120.0120, 260.0260.

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.    Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В. Способ определения волновых аберраций оптической системы // Патент РФ № 2680657. 2019.

2.   Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В. Метод определения волновых аберраций оптической системы по распределению интенсивности фокусируемого пучка // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 8. С. 5–13.

3.   Guo H., Korablinova N., Ren Q., Bille J. Wavefront reconstruction with artificial neural networks // Optics Express. 2006. V. 14. № 14. P. 6456–6460.

4.   Ляхов Д.М., Шанин О.И., Щипалкин В.И. Модифицированный метод Гартмана для измерения характеристик широкоапертрурных адаптивных зеркал // Автометрия. 2011. Т. 48. № 2. С. 86–91.

5.   Антошкин Л.В., Лавринов В.В., Лавринова Л.Н., Лукин В.П. Особенности применения фотоприемных устройств в датчиках волнового фронта Шэка–Гартмана // Автометрия. 2011. Т. 48. № 2. С. 92–102.

6.   Southwell W.H. Wave-front analyzer using a maximum likelihood algorithm // J. Optical Society of America. 1977. V. 67. № 3. P. 396–399.

7.    Maeda J., Murata K. Retrieval of wave aberration from point spread function or optical transfer function data // Applied Optics. 1981. V. 20. № 2. P. 274–279.

8.   Gonsalves R.A. Phase retrieval and diversity in adoptive optics // Optical engineering. 1982. V. 21. № 5. P. 829–832.

9.   Berlich R., Stallinga S. Image based aberration retrieval using helical point spread functions // Applied Optics. 2020. V. 59. № 22. P. 6557–6572.

10. Iglesias I., Berrio E., Artal. P. Estimates of the ocular wave aberration from pairs of double-pass retinal images // J. Optical Society of America. A. 1998. V. 15. № 9. P. 2466–2476. 

11.  Iglesias I. Parametric wave-aberration retrieval from point-spread function data by use of a pyramidal recursive algorithm // Applied Optics. 1998. V. 37. № 23. P. 5427–5430. 

12.  Nishizaki Y., Valdivia M., Horisaki R., Kitaguchi K., Saito M., Tanida J., Vera E. Deep learning wavefront sensing // Optical Express. 2019. V. 27. № 1. P. 240–251. 

13.  Ju G., Qi X., Ma H., Yan C. Feature-based phase retrieval wavefront sensing approach using machine learning // Optical Express. 2018. V. 26. № 24. P. 31767–31783.

14.  Paine S.W., Fienup J.R. Machine learning for improved image-based wavefront sensing // Optis Letters. 2018. V. 43. № 6. P. 1235–1238.

15.  Roddier F. Wave-front reconstruction from defocused images and testing of ground-based optical telescopes // Applied Optics. 1988. V. 27. № 7. P. 1223–1225.

16.  Malacara D., Servin M., Malacara Z. Interferogramm analysis for optical testing. N.Y., London.: Taylor & Francis, 2005. 546 p.

17.  Калиткин Н.Н. Численные методы. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 592 с.

18.       Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В. Способ определения волновых аберраций оптической системы // Патент РФ № 2753627. 2021.