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基于多面循环Gerchberg-Saxton算法相位复原研究

2014-07-13彭金锰李志鹏

激光技术 2014年4期
关键词:利用

彭金锰,李志鹏

(中国人民解放军69213部队21分队,喀什844900)

引 言

光在传输过程中,受传播介质、光学仪器误差、光学元件热或力影响下的变形等因素影响,光波会产生畸变,这些因素综合作用的结果就是成像模糊不清、分辨率降低[1]。高能激光系统中,受大气湍流带来的波前畸变影响,激光光束在远处无法有效聚焦,不能得到接近衍射极限的输出激光光束,激光在湍流大气中传输时,湍流将对它产生各种效应,如光强闪烁、相位畸变、光斑扩展和漂移等,这些效应均会导致激光光束质量的严重退化[2],因此在实际的光学系统中,常需要测量畸变波前,为自适应校正等应用提供依据。

Gerchberg-Saxton(GS)算法在20世纪70年代由GERCHBERG和 SAXTON共同提出[3-4],通过测量光瞳面和成像面的光强分布,利用迭代算法进行相位恢复。在实际应用中,GS算法可能会面临着光瞳面光强无法测量的情况,必须利用其它两个或多个位置处的光强信息,首先恢复这些位置的相位信息,然后利用光传输理论得到光瞳处的相位和振幅分布。在利用得到的相位信息计算光瞳的光场时,往往会增加误差,因此,必须提高焦面或离焦面的相位恢复精度。

作为一种局部搜索算法,GS算法极易陷入局部极值,而不能得到理想的精度[5-7],尤其是在被恢复的相位比较复杂时。为了得到更精确的解,GU等人利用中间某两次的迭代得到的相位值进行加权作为下次迭代的初始条件,得到了更为准确的结果[8]。HUANG等人利用了3个面(1个输入面和2个输出面)的光强信息,采用与GS算法类似的迭代算法,并将当次的相位迭代值与上次的迭代值之差作为梯度方向,在下次循环中引入了该方向的一个附加值,大幅提升了收敛的速度[9]。……

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