Article Dans Une Revue Optics Letters Année : 2025

Shack-Hartmann wavefront sensor slope measurement algorithm robust to scintillation and sensor saturation

Algorithme de mesure de pente pour analyseur de surface d'onde Shack-Hartmann robuste à la scintillation et à la saturation du détecteur

Résumé

High throughput optical communication links require the use of adaptive optics (AO) to compensate for atmospheric turbulence even in strong perturbation conditions and at low elevation. Considering the intensity fluctuations brought by scintillation, we present a new slope measurement algorithm for the Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS), based on a joint maximum likelihood approach. We show that this estimator is robust to sensor saturation and widens by more than two orders of magnitude the intensity range exploitable for reliable slope measurements compared to classical algorithms. Consequently, by increasing the intensity assigned to the wavefront sensor, we also increase the number of valid measurements despite sensor saturation.

Les liens de télécommunications optiques à haut débit nécessitent d'avoir recours à l'optique adaptative pour compenser l'effet de la turbulence atmosphérique en particulier dans le cas des fortes perturbations et à basse élévation. Du fait des larges fluctuations d'intensité dans la pupille du terminal au sol dues à la scintillation, nous présentons un nouvel algorithme de mesure de pente pour l'analyseur de front d'onde Shack-Hartmann, basé sur une approche dite de Maximum de Vraisemblance. Nous montrons que notre estimateur est robuste à la saturation du détecteur et permet d'étendre de deux ordres de grandeur l'intervalle d'intensité exploitable pour mesurer précisément la pente par rapport aux algorithmes classiques. De fait, en augmentant l'intensité allouée au Shack-Hartmann, on réduit aussi l'erreur de mesure malgré la saturation.

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hal-05070967 , version 1 (16-05-2025)

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Citer

Timothée Vene, Laurent M Mugnier, Aurélie Montmerle-Bonnefois, Jean-Marc Conan. Shack-Hartmann wavefront sensor slope measurement algorithm robust to scintillation and sensor saturation. Optics Letters, 2025, 50 (9), pp.2950-2953. ⟨10.1364/OL.557864⟩. ⟨hal-05070967⟩
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