High signal-to-noise ratio sensing with Shack–Hartmann wavefront sensor based on auto gain control of electron multiplying CCD

High signal-to-noise ratio can be achieved with the electron multiplying charge-coupled-device(EMCCD) applied in the Shack–Hartmann wavefront sensor(S–H WFS) in adaptive optics(AO).However,when the brightness of the target changes in a large scale,the fixed electron multiplying(EM) gain will not be suited to the sensing limitation.Therefore an auto-gain-control method based on the brightness of light-spots array in S–H WFS is proposed in this paper.The control value is the average of the maximum signals of every light spot in an array,which has been demonstrated to be kept stable even under the influence of some noise and turbulence,and sensitive enough to the change of target brightness.A goal value is needed in the control process and it is predetermined based on the characters of EMCCD.Simulations and experiments have demonstrated that this auto-gain-control method is valid and robust,the sensing SNR reaches the maximum for the corresponding signal level,and especially is greatly improved for those dim targets from 6 to 4 magnitude in the visual band.     

LCOS液晶波前校正器的色散研究

对液晶波前校正器的色散问题进行了研究,测定了250D离焦、250D像散两种像差镜和650nm、670nm、710nm、840～860nm、835～865nm、830～870nm五种滤光片下的色散.结果表明:可见到近红外波段内20～30nm带宽的光是液晶自适应光学系统的理想光源,可实现系统较大的能量利用率和较小的色散.对于中心波长850nm的近红外光,当光源的带宽低于30nm时,LCOS的色散对系统像差影响较小,可以忽略,系统的光能利用率又较大;一旦光源带宽高于40nm,LCOS的色散会对系统的像差产生明显的影响,使成像分辨率大大降低.     

消除角膜前表面反射杂散光方法的比较

人眼角膜前表面反射的杂散光是视网膜有效反射率的10～100倍,对人眼波前像差探测和视网膜高分辨率成像影响很大。为了有效消除角膜前表面反射杂散光,本文介绍并对比了偏振分束法、共焦滤波法、细光束离轴照明法和环形照明法等消除角膜前表面反射杂散光的方法。分析表明,这些方法虽然都可以在一定程度上消除杂散光,但均不够理想,而环形照明法和共焦滤波法相结合具有光能利用率高、消杂光效果好、简单易行等优点,是消除人眼角膜前表面杂散光的有效方法。     

液晶校正器漏光对闭环校正波前探测准确度的影响

研究了液晶分子排列对哈特曼波前探测器探测及闭环校正的影响.首先分析了分子排列对液晶校正器产生漏光强度的影响.详细探讨了在闭环校正过程中漏光对波前探测及校正准确度影响,当漏光比为40%时,产生的探测偏离误差为0.4;对于8%的漏光比,探测误差仅为0.08,可以忽略.最后分别做了扭曲和平行排列液晶校正器对静态畸变的闭环校正实验.对于漏光比为40%的扭曲液晶校正器,校正前后的PV和RMS值分别为:1.11 μm、0.25 μm和1.08 μm、 0.24 μm,说明漏光对闭环校正产生了严重影响.对于漏光比为8%的平行排列液晶校正器,通过闭环校正,波前的PV和RMS分别从1.58 m和0.22 m降到0.095 m和0.03 m,同时获得清晰的光纤束的像.结果表明,如果能够控制液晶波前校正器的漏光占总光强的比在8%以下,则可以获得高校正准确度.     

基于受激布里渊散射的宽带宽和高精度的微波频率瞬时测量

提出了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时频率测量方法.未知信号经过强度调制作为泵浦光,矢量网络分析仪产生的信号经过相位调制作为扫描信号光,当泵浦光和扫描信号光之间满足相位匹配条件时,受激布里渊散射效应发生并实现相位调制到强度调制的转换,未知信号的频率被测量.实验验证可以测量0.5 GHz-27 GHz的微波信号的频率,最大误差小于20 MHz.     

双重复合式液晶/聚合物电调谐光栅的制备

采用一次性全息曝光的方法同时在样品上制备了周期分别为1μm和4μm,衍射效率电场可调的双重复合式液晶/聚合物光栅.使用He-Ne激光器对复合光栅的衍射特性进行了实验研究,发现光栅存在两个1级衍射极强峰.对峰值衍射效率的测定结果表明,周期1μm的光栅衍射效率为90%,周期4μm的光栅,60%.结合耦合波理论计算了周期1μm和4μm光栅的衍射效率理论值,分别为92.57%和63.68%.实验结果与理论值符合得非常好.对电光特性的测试表明该复合光栅内的两套子光栅的驱动电压V₉₀关键词： 光栅 液晶     

高准确度LCOS自适应光学成像系统的研究

设计了一种液晶自适应光学成像系统.系统中高准确度硅基板液晶(LCOS)器件被用来校正波前位相.LCOS的优势在于它具有几十万个校正单元,而传统的变形镜最多只有1 000左右的校正单元,这种驱动单元的优势使LCOS拥有更高的校正准确度.系统中哈特曼波前传感器被用来测量波前畸变.对点光源进行闭环校正实验中,CCD相机获取了一个高清晰光点图像.实验中波前校正准确度为PV=0.08 λ,rms=0.015 λ(λ=632.8 nm),系统接近衍射极限.     

平行光管气流扰动的液晶自适应光学校正

利用液晶自适应光学技术,建立了一套验证系统.使用哈特曼传感器为波前探测器件,反射式的LCOS液晶器件为波前校正器件,以闭环控制校正方式工作.初步实现了波前PV值从1.02λ下降到0.37λ（λ＝633 nm）的校正准确度,成像质量明显提高.系统的调制传递函数由校正前的不到10 lp/mm提高到了校正后的超过50 lp/mm.     

模拟双星的液晶自适应校正分辨

研究了液晶自适应光学系统对模拟双星的校正.首先测定了LCOS液晶波前校正器的位相调制特性.结果表明其可以实现一个波长的调制量.同时,利用Gamma校正实现了位相和灰度级的线性调制关系.然后把液晶波前校正器和哈特曼波前传感器组成自适应光学系统,并和口径220 mm的望远镜对接,实现了对模拟双星的探测和校正分辨.     

单体浓度对聚合物稳定铁电液晶稳定性的影响

制备了不同单体浓度的聚合物稳定铁电液晶器件,测试了震动实验和热稳定实验前后样品的排列织构、电光特性和对比度.用原子力显微镜研究了各样品的聚合物形貌,表明在器件内部形成了沿摩擦方向延伸的聚合物网络,并且随着单体含量的增加聚合物网络更加致密.由于聚合物网络体锚定的引入,使得铁电液晶分子在外力和温度场下的运动受到限制,聚合物体锚定的增强使聚合物稳定铁电液晶的稳定性也逐渐提高.实验结果表明,单体含量为4％时,聚合物稳定铁电液晶的抗震性和热稳定性良好,电光曲线为无阈值“V”字型,对比度达150∶1.