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激光在湍流大气中传输时会受到各种因素的干扰,这会造成光束波形发生畸变。为了使光束传输的质量得到提高,通常利用自适应光学(Adaptive Optics,AO)系统来对畸变的光束进行测量和校正。波前传感器是构成AO系统的主要部分之一,能够对波前误差进行探测。传统的夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前传感器适用于弱湍流的情况,当遇到较强的湍流时,其将不能对波前进行有效的测量。本文研究的光场传感器可以适用于强湍流的情况,利用光场映射及逆映射的方法对图像传感器采集到的光场图像进行处理,从而有效重建入射激光束的波前相位信息。本文主要采用仿真的方法对光场传感器重建波前相位的性能进行了研究,做了如下的研究工作:一、首先对几种传统波前传感器做了分析和研究,对其结构设计和工作原理以及重建算法都做了详细的说明,并对其各自的特点及局限性做了比较和介绍。然后针对光场传感器的硬件结构及设计原理进行了详细的介绍,并列举了一些情境下光场传感器的工作过程,与夏克-哈特曼传感器的探测过程做了比较和分析,展示了光场传感器的优势之处。二、利用软件仿真的方式对光场传感器重建波前相位的能力进行了研究,仿真采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FF,T)算法模拟波的传播和衍射效应,利用Zernike多项式模拟像差,根据相应的光场映射及逆光场映射理论,进行波前重建。介绍了Zernike多项式展开法构造湍流相位分布的方法,并重点分析了光场映射及逆光场映射方法的理论过程。三、仿真模拟了单阶像差波前重建的过程,计算了前22项像差波前相位重建的均方根(Root Mean Square,RMS)误差,并对初级像差和二级像差的RMS相位重建误差做了比较,结果发现二级像差的RMS相位重建误差大于相对应的初级像差,选取Z5与Z13,Z8和Z16项的重建结果进行了详细的分析。四、仿真研究了复合像差的波前相位重建情况,将低阶复合像差和相对应的高阶复合像差的RMS相位重建误差做了比较。并对2-22项组合的不同权重系数的复合像差重建情况进行了分析,仿真模拟了多组复合像差的重建过程。研究表明:光场传感器在较强湍流情况下可以有效的重建复合像差的相位波前,且低阶复合像差的重建效果要好于高阶复合像差,RMS误差的大小与复合像差中高低阶次像差的权重大小有关系。