實驗背景
光學衍射計算成像是一種通過對光波前進行編碼與解碼，重建物體相位與強度信息的前沿成像技術。光學衍射計算高度依賴于對入射光場的精確量化測量，特別是光斑形態及時域波動特性的采集。
光斑的強度波動往往攜帶光學元件熱漂移、大氣擾動模擬或光源噪聲等信息。因此，對光斑灰度值進行長時間、高信噪比的時間序列采集，是后續進行精確衍射建模與圖像重構的前提。
某光電研究所，采用千眼狼一款95% QE、1.2e- 讀出噪聲、90dB高動態范圍的科學級sCMOS相機 Gloria 4.2，在暗室環境中對紅光激光光斑進行定量測量實驗，以評估其在低光照、高穩定性需求場景下的適用性。
實驗簡介
實驗目標：定量分析紅光激光光斑在時間域內的強度與形態波動，驗證千眼狼Gloria 4.2 sCMOS相機在低光照、高靈敏度條件下的成像穩定性。
實驗對象：激光照射至CMOS靶面形成光斑，無中繼光學系統。
實驗設備：千眼狼Gloria 4.2 科學級sCMOS相機，2048×2048分辨率，16bit高動態模式下采集幀74fps。光源采用連續紅光激光器，波長635nm。
實驗方法：通過控制曝光時間，適度降低幀率，抑制光子帶來的時域噪聲。利用sCMOS相機采集多幀圖像進行時域波動分析，并使用灰度值波動作為評價相機噪比SNR的關鍵指標。
實驗難點：微弱光強波動易被傳感器噪聲掩蓋，通過啟用低噪聲讀出模式并匹配曝光時間與幀率使信號增強，提高信噪比。
實驗數據解析
光斑質量：
圖1為科學相機Gloria 4.2在高動態模式下捕捉的光斑圖像，顯示光斑形態清晰、邊緣銳利，無拖影，未出現飽和現象，保留了完整的光強分布信息。
圖1
灰度時域穩定性：
通過時域灰度直方圖（圖2）分析，光斑信號呈現類高斯分布特征，光斑灰度值波動幅度極小，均值、標準差數值穩定，無明顯周期性噪聲，表明Gloria 4.2科學相機具備優異的信噪比表現，滿足對光強微弱波動定量分析的需求。
圖2
實驗結論
實驗數據展示了千眼狼sCMOS相機Gloria 4.2對光斑灰度值波動的精準捕捉能力，其高QE、低讀出噪聲和高動態范圍特性在光斑形態的時域波動分析中使得光斑的細微變化得以清晰呈現，為后續的數值處理與光場重建提供了高質量的原始數據，也為更復雜光學計算成像系統如波前傳感、相干衍射成像中的相關應用奠定了基礎。
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