基于模式投影抑制的无波前传感器双变形镜自适应光学系统解耦控制

为实现无波前传感器自适应光学系统中双变形镜的解耦控制,本文提出了一种基于模式投影抑制的双变形镜解耦控制方法,其中：低空间分辨率大行程变形镜使用模式法进行控制,用于低阶像差校正;高空间分辨率变形镜用于校正高阶像差。同时,通过投影抑制法消除高空间分辨率变形镜中的低阶校正分量,进而实现两个变形镜的高效协同工作。理论分析与仿真结果表明,相比传统的无波前传感器自适应光学系统的解耦算法,本文所提解耦控制方法在稳定性、解耦计算的运算量上均有更优异表现,并可实现良好的耦合误差抑制与像差校正效果。所提算法的有效性得到了原理性实验的验证。     

自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜对准误差的测量方法

提出了一种可以实现自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜对准的方法.该方法通过给用来做标记的驱动器施加电压来表征变形镜的位置,利用哈特曼探测变形镜镜面面形的斜率分布信息获取驱动器的准确位置,并据此计算哈特曼传感器和变形镜之间位置失配,为二者的自动对准提供依据;阐述了该方法的对准原理,推导了哈特曼和变形镜之间位置失配计算公...     

热畸变激光光束的闭环自适应补偿

随着基于硅微加工技术的微机电(MEMS)技术的发展,搭建低成本的自适应光学系统以校正激光束畸变成为可能。首先根据模态耦合理论分析了热畸变对光束质量的影响,并用数值方法得到理想基模和畸变基模耦合振幅与泽尼克(Zernike)畸变之间的关系。然后采用一种新型的微机电变形反射镜搭建了一个闭环自适应光学实验系统,用来对热畸变激光光束进行补偿,并对自适应闭环控制方法进行了研究。闭环实验结果显示闭环自适应光学实验系统能很好地改善激光束质量,斯特列尔比(StrehlRatio)平均可以达到80%。     

水冷式双压电晶片自适应镜激光光学元件

提出水冷式双压电晶片自适应铜镜和钼镜以补偿输出功率高达１５ＫＷ激光系统的大规模光学象差，报道所研制的水冷式双压电晶片反射镜特性的研究结果，实验结果和计算机模拟结果进行了比较。提出和讨论了双压电晶片面前途的设计方案。     

自适应变形镜激光应用技术

自适应变形镜技术在激光加工、激光发射和远距离输出、聚焦系统等方面的应用正日益受到重视，不断发展。它是激光光束质量和聚焦特性自适应控制的关键技术。本文着重论述高功率强激光加工中自适应变形镜技术及其对“飞行光学”聚焦特性控制的新技术。     

自适应光学中变形镜的研究

大气对激光束的湍流效应是制约激光通信技术发展的一个主要因素,研究发现自适应光学技术可以有效的缓解激光束在大气中传输受到的影响.自适应光学系统由探测器、控制器和校正器3部分组成.首先由探测单元和控制单元确定控制信号,然后通过控制器改变变形镜的镜面,以达到校正波前的目的.变形镜是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件,其特性将直接影响系统对波前光束的改善结果.通过对变形镜的工作原理、分类、技术要求和性能指标的研究,该系统补偿效果达到90%.     

腔镜位置变形镜波前补偿与实验研究

在多程放大系统中,激光一般要经过腔反射镜两次,将变形镜置于腔反射镜位置能够有效提高其校正量.在某些多程放大系统设计过程中,为了降低输出端激光的像差,采用了90°旋转的"U"型反转器和变口径技术,激光两次经过腔反射镜的位置和坐标关系都发生了变化.采用数学的方法对这种情况下腔反射镜位置的面形解存在性进行了证明,并在带有90°旋转"U"型反转器的星光-拍瓦(XG-PW)装置上对腔反射镜位置大口径变形镜的应用进行了实验验证.理论和实验研究结果为后续大型激光装置的自适应光学波前补偿方案设计提供了依据.     

自适应光学中变形镜的研究

大气对激光束的湍流效应是制约激光通信技术发展的一个主要因素,研究发现自适应光学技术可以有效的缓解激光束在大气中传输受到的影响。自适应光学系统由探测器、控制器和校正器3部分组成。首先由探测单元和控制单元确定控制信号,然后通过控制器改变变形镜的镜面,以达到校正波前的目的。变形镜是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件．其特性将直接影响系统对波前光束的改善结果。通过对变形镜的工作原理、分类、技术要求和性能指标的研究．该系统补偿效果达到90％。     

横向压电效应变形镜优化设计

变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固有频率。通过正交匹配两者的厚度参数可满足系统的工作要求。夹具的材料和结构参数会影响系统的热变形特性。使用与镜片材料相同的夹具,系统的热变形最小,对高度和壁厚进行优化可以减小甚至消除系统的热变形。最后,通过电压特性仿真得到了优化后变形镜各分立电极的影响函数。     

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义.本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础.     

基于光场相机结构的自适应光学系统仿真研究

在自适应光学系统中,采用传统的哈特曼波前传感器只能在较小视场范围内对大气湍流进行有效校正,而以光场相机作为波前探测器具有视场大、一次曝光可获得多视角方向湍流信息等特点,可以替代传统多层共轭自适应光学（MCAO）系统中的多个波前探测器,达到简化系统,节约成本的效果。文中采用自主研发的光学系统仿真软件Seelight中的光场相机模块,结合光场数字重聚焦技术、模式法大气层析技术,复原了大视场完整波前,并搭建了自适应光学仿真系统,模拟与89单元变形镜配合实现在闭环工作模式下对大视场的大气湍流引起波前畸变的有效校正。     

爬山法自适应光学波前校正系统

利用一个19单元变形反射镜、远场能量集中度探测器和高频振动控制系统,它可以校正静态的和缓慢变化的动态波前误差.实验结果表明该系统可以校正大型激光工程的波前误差,改善其远场能量集中度.     

液晶自适应光学扫描激光检眼镜的光学系统设计

设计了一套液晶自适应光学扫描激光检眼镜,采用790 nm近红外光进行波前探测、视网膜成像以增加受试者的舒适度:采用离轴反射式结构以避免透镜表面的杂散光对探测和成像的不利影响;采用开环校正模式以提高系统稳定性和能量利用率(比闭环高约1倍).利用ZEMAX软件对成像系统进行模拟分析,证明系统自身可以达到接近衍射极限水平,MTF@33 cycles/mm=0.38(对应视网膜上4 μm),MTF@44 cycles/mm=0.2(对应视网膜上3 μm),轴向分辨率约80 μm,满足设计要求.     

自适应光学技术提高FSO性能的实验验证

搭建了一套37单元的自适应光学系统和155M/2.5G大气激光通信系统室内实验平台。结果显示:大气湍流对激光通信性能影响很大。使用芯径为62.5μm的多模接收光纤时,自适应开闭环误码率最大改善超过4个数量级;使用芯径为10μm的单模接收光纤时,可以很明显地观测到接收端信号的深度衰落现象,且衰落程度与误码率一一对应。自适应光学闭环后,深度衰落得到了抑制,也极大地降低了系统误码率。     

层向多层共轭自适应光学系统的模拟

单层校正自适应光学系统只能在较小视场范围内对大气湍流进行有效校正,多层共轭自适应光学技术可以突破这种限制。介绍了层向多层共轭自适应光学系统基本结构及工作原理,研究了层向多层共轭自适应光学系统的模拟,内容包括:如何产生动态大气湍流波前数据、基于四棱锥波前传感器的波前复原算法、基于模式法的变形镜闭环校正控制过程等。对单层和两层的层向共轭自适应光学系统进行了模拟仿真,仿真结果表明:层向多层共轭自适应光学系统采用了更多的导星来校正两层大气湍流,比单层校正自适应光学系统具有更大的校正视场和更好的校正效果。     

自适应光学系统运行失稳检测方法

自适应光学（AO）系统校正像差是提高光学系统性能的有效技术手段。为了保证AO系统长时间安全、稳定地工作,需要对AO系统运行的数据进行监测,识别系统失稳状态以提供决策建议。基于以上目的,建立了一套127单元AO系统失稳数据仿真平台,通过该平台仿真得到了4种闭环失稳异常。基于变形镜控制电压RMS指标使用Kmeans聚类、K-NN分类和ARIMA预测3种机器学习方法进行识别检测。3种方法在不同类型异常数据中的检测结果有所不同,说明3种异常检测方法对系统失稳检测均有一定的效果和适用范围,在实际使用时,可以根据需要选择一种或综合多种方法进行检测。     

偏振模色散(PMD)自适应反馈补偿系统

文章报导了对2.5Gbit/s光纤通信系统的偏振模色散(PMD)快速自适应反馈补偿实验系统,该系统补偿55ps群时延所需补偿时间仅为1～2s.     

A simplified free-space adaptive optics system against atmospheric turbulence

Optical free-space communications have the distinct advantages over conventional radio frequency and microwave systems in terms of information capacity and increased security. However, optical carrier frequencies drastically suffer due to atmospheric turbulence. This effect is a random process and time-varying process; therefore, it is very difficult to overcome the effect. Adaptive optics is the technology used to mitigate chaotic optical wave-front distortions in real time by measuring the wave-front distortion with the help of a sensor and then adapting the wave-front corrector to lessen the phase distortions and ultimately to recover a closely approximated signal to its original counterpart. But these systems are too expensive and large. This study employs the various aspects of Adaptive Optics system, such as wave-front corrector, wave-front sensors and analytical analysis of open and closed-loop systems using loop equations, in order to make free-space optics communication links more vulnerable against atmospheric turbulence and wave-front phase distributions. The purpose of this study is to investigate a wave-front sensorless adaptive optics system, which would provide reduced complexity, size and cost.     

Scale effects in active optics of large segmented mirrors

This paper is concerned with the extrapolation of the active optics of current 10-m class telescopes (Keck, VLT) to the next generation of 30–40 m Extremely Large Telescopes (ELT), and future, even larger ones. It describes how the various factors affecting the structural response and the control–structure interaction are influenced by the size of the telescope. Using the scaling laws for the natural frequencies and the structural response on the one hand, and the control requirements on the other hand, the paper shows how orders of magnitude can be estimated without resorting to complicated analysis. One especially important aspect for larger telescopes is that the joint increase of the control bandwidth and the reduction of their resonance frequencies will make them substantially more sensitive to control–structure interaction than smaller ones.