Wunan Li 1,2,3,4Yu Cao 2Yu Ning 1,3,4Fengjie Xi 1,3,4,**[ ... ]Xiaojun Xu 1,3,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 School of Mathematics and Physics, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266061, China
3 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS) is commonly used for its high speed and precision in adaptive optics. However, its performance is limited in low light conditions, particularly when observing faint objects in astronomical applications. Instead of a pixelated detector, we present a new approach for wavefront sensing using a single-pixel detector, which is able to code the spatial position of a light spot array into the polarization dimension and decode the polarization state in the polar coordinate. We propose validation experiments with simple and complex wavefront distortions to demonstrate our approach as a promising alternative to traditional SHWFS systems, with potential applications in a wide range of fields.
wavefront sensing single-pixel detector vortex retarder polarization centroid polar coordinate Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090008
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
中国激光
2022, 49(20): 2016002
王鹏 1,2,3张汉伟 1,2,3奚小明 1,2,3杨保来 1,2,3[ ... ]许晓军 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室,湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
中国激光
2021, 48(23): 2316004
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200363
国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
何宇龙 1,2,3,***宁禹 1,2,3,**姜宗福 1,2,3,*孙全 1,2,3张明 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
光场相机波前传感器是一种新型的波前传感器,具有视场大、动态范围大的优势,但由于存在信号饱和现象,光场相机的线性度和波前传感精度较低。利用动态调制提高光场相机的线性度和波前传感精度,理论分析了光场相机波前传感的原理与特性,利用MATLAB软件对光场相机在动态调制时的波前闭环校正效果进行数值模拟,并与无调制光场相机的模拟结果进行对比分析。仿真结果表明:光场相机在动态调制时的测量精度高,校正效果较好,校正后远场光斑的斯特列尔比大于0.8,波前传感性能优于无调制光场相机。
传感器 自适应光学 波前传感器 光场相机 动态调制 数值模拟
1 中国人民解放军95835部队, 新疆 马兰 841700
2 国防科技大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
为克服当前波前探测技术存在的固有问题, 提出了一种基于阵列激光导星(Laser Guide Star, LGS)的自适应光学系统。该系统可以有效消除聚焦非等晕效应的影响从而提高系统的波前探测精度, 由此大幅度增大激光导星自适应光学系统的大气湍流探测范围, 从而降低自适应光学系统对导星亮度的要求。阐释了该系统的闭环工作过程, 并依据其工作过程建立仿真模型, 数值仿真了该系统基于阵列激光导星的波前探测过程。最后对重构波前精度进行评估, 分析了仿真存在的误差。数值仿真结果显示: 该系统的波前重构精度较好, 校正残差为11%, 初步验证了利用阵列激光导星进行波前探测的可行性。
阵列激光导星 数值仿真 自适应光学 波前探测 array laser guide star numerical simulation adaptive optics wavefront sensing 红外与激光工程
2018, 47(11): 1111003
1 国防科学技术大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073
2 超精密加工湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛, 其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的“蝴蝶形”, 增加了控制难度, 且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析, 明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500~-400 V/mm之间, 迟滞曲线回归一般的“柳叶”形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统, 并进行了校正实验。结果表明, 闭环校正后线性度得到明显提升, 迟滞率可降低至1.8%。
自适应光学 变形镜 迟滞 蝶形曲线 矫顽场强度 闭环校正 adaptive optics deformable mirror hysteresis butterfly curve coercive field strength closed loop correction 红外与激光工程
2018, 47(10): 1020001
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 中国科学院软件研究所，北京 100190
3 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙 410073
光学系统仿真软件Seelight是一款可以模拟光束产生、大气传输与自适应光束控制等光学系统的具有自主知识产权的系统仿真软件，为光学系统应用研究提供了有效的仿真工具。本文首先介绍了Seelight软件的基本构架、运行界面和主要模型库包含的模块，并利用自适应光学相关的基本模型搭建了自适应光学仿真系统，模拟了PZT变形镜模块和哈特曼波前波传感器模块构成自适应光学仿真系统通过校正光束大气传输的波前畸变来提高远场光斑的光束质量的过程。验证了在不同的湍流强度下，自适应光学仿真系统的校正效果随着湍流强度的增加，校正残差大幅增加。利用Seelight软件可以对包含自适应光学系统的各种光学系统进行仿真建模，并可以对系统进行有效的验证分析和优化设计。
自适应光学 仿真建模 验证分析 Seelight seelight adaptive optics simulation verification and analysis
