1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
针对较强天光背景下基于暗弱钠导星的大气波前畸变像差实时探测需求，本文提出了一种综合滤波的主动式波前探测技术，完成了对该技术的理论分析、参数设计及探测能力预估，并将该技术应用于传统哈特曼波前探测器，开展了基于钠导星的大气波前畸变像差探测实验。在约10 W/（m2·sr）的天光背景条件下，实现了基于钠导星同步采样大气波前畸变像差的实时探测。本工作对实际钠导星自适应光学系统应用的工作时段扩展进行了有益尝试。
自适应光学 钠导星 天光背景 波前探测
赵璐佳 1,2,3朱里程 1,2,3文良华 1,2,4,**杨平 1,2胡诗杰 1,2,*
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610200
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610200
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
为了实现大口径拼接薄膜镜失调误差在线校正,建立了由5块子镜组成的菲涅耳波带片拼接成像模型,分析了光学系统的点扩展函数(PSF)和调制传递函数(MTF)与失调误差的关系,并采用随机并行梯度下降算法(SPGD)对失调误差进行在线校正仿真。为了验证所提算法的性能,选取远场光强平方和、远场光斑等效半径、桶中功率、MTF积分和光强二阶矩5个性能评价函数作为优化指标,对失调误差进行盲优化校正,并比较了上述评价指标的收敛速度和精度。100组随机误差的校正结果表明上述指标均能收敛,优化后的波前残差方均根(RMS)均小于0.13λ,斯特列尔比(SR)均大于0.96,其中MTF积分和光强二阶矩指标的收敛速度最快,远场光斑等效半径指标的精度最优。
薄膜 拼接镜 拼接失调误差 随机并行梯度下降算法 优化指标 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 193101
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
在使用自适应光学系统校正的激光传输系统中,光学薄膜的偏振效应会造成偏振色差,导致自适应光学系统的校正能力下降。基于激光传输系统中常用的卡塞格林系统,用琼斯矩阵描述了光学薄膜产生的偏振像差对振幅和相位的影响,使用奇异值分解法将标量波前从琼斯光瞳中分离出来,并用于模拟哈特曼波前探测器的波前探测和像差分析,最后利用Zernike多项式进行波前拟合。最终定量分析了光学薄膜的偏振色差对自适应光学系统校正能力的影响。
自适应光学 波前探测 偏振像差 光学薄膜 奇异值分解 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150101
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京10049
3 苏州胜利精密制造科技股份有限公司, 江苏 苏州 215000
针对汽车AR-HUD显示虚像视距更远、虚像视场角更大的需求, 采用自由曲面离轴反射光路结构, 设计了一种焦距为-309 mm, 虚像视距为7.5 m, 虚像视场角为9.8°×5.5°的虚像显示光路。为保证驾驶员观察到的虚像的清晰度, 结合人眼典型分辨角为1′, 源图像显示模块采用分辨率为854×480 pixel的背投式DLP微投影系统。将人眼与虚像显示光路作为整体进行设计, 使用Eyebox(孔径光阑偏移范围)模拟驾驶员眼睛活动范围, 对于不同的孔径光阑位置, 该光学系统的虚像面在奈奎斯特空间频率0.33 lp/mm处, 中心视场MTF值大于0.6, 全视场MTF值大于0.3。此外, 使用蒙特卡罗方法对该系统取不同入瞳位置时进行了初步公差分析, 系统90%的MTF值大于0.49, 表明该系统容差能力较强。
光学设计 平视显示 离轴反射 自由曲面 optical design head up display off-axis reflection free-form surface
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
本文提出了一种基于随机梯度优化算法的倾斜镜模型辨识方法，实现对大口径压电倾斜镜的复杂频率响应规律的辨识与控制带宽提高。文章介绍了压电倾斜镜原理和数学模型，描述了随机梯度优化算法在模型辨识的应用过程，并通过实验验证的方式检验了算法辨识模型的准确性以及在提高系统控制带宽方面的能力；最后，利用随机梯度下降算法本文还开展了对抖动输入频谱的辨识，结合倾斜镜模型的辨识结果，获得了对特定频谱区域更高抑制能力的控制效果。
倾斜镜 结构谐振 压电陶瓷 大口径 fast steering mirror structural resonance PZT large aperture
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 电子科技大学 光电信息学院,四川 成都 610054
针对板条激光器输出光束形态为条形的特点,分析了各种光束质量评价方法对板条激光器输出光束质量评价的适用性,并选出了一种最适合板条激光光束质量的评价方法。高功率板条激光器要输出高光束质量的光束,可以在板条激光器的设计阶段采用相关技术来提高输出光束质量,对输出后有像差的光束可经整形后,采用自适应光学技术来提高光束质量。
板条激光器 光束质量 评价方法 自适应光学 激光与光电子学进展
2010, 47(4): 041203
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
分析了双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的工作原理, 并通过共模波前传感器中的两套波前传感器探测得到的波前信息进行数据差分融合, 按照优化理论推导了两套波前校正器需要校正的像差公式。根据此像差公式, 仿真分析了以两套61单元变形反射镜组成的双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正能力, 并与单套波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正能力进行了比较, 结果验证了推导的像差公式的正确性, 也说明了两套波前校正器不仅可以解耦, 而且其校正效果与理想行程单套波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正效果相当。
自适应光学 全光路像差校正 双波前校正器 波前传感器
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
阐述了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理, 明确了全系统的校正能力受制于角锥棱镜阵列的面形像差。针对工作在0.6328 μm波长的全光路像差校正自适应光学系统, 从仿真的角度研究了3种角锥棱镜阵列, 研究了角锥棱镜阵列的组成单元——角锥棱镜的综合角误差在2″以内时, 角锥棱镜阵列的面形像差可以忽略。用WYKO 干涉仪测量了实际角锥棱镜阵列内每个角锥棱镜的波像差, 根据波像差计算的综合角误差, 拟合了角锥棱镜阵列的面形, 验证了仿真结果。
自适应光学 全光路像差校正 角锥棱镜阵列 伪相位共轭
1 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
2 中国科学院光电技术研究所,成都 610209
根据光波在介质中的传播规律,首先详细分析了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,然后对常规方法标定共模波前传感器后的系统校正残余误差作了分析,并从校正残余误差和操作的简易程度两个方面分析了常规方法标定共模波前传感器存在的缺点,最后针对全光路像差校正自适应光学系统的特点,提出了两种新的共模波前传感器标定方法,详细推导了两种方法标定共模波前传感器后全系统的校正残余误差。结果显示,两种方法标定共模波前传感器后,其校正残余误差只与常规方法标定共模波前传感器后系统的校正残余误差中的一种误差有关。
自适应光学 全光路像差校正 角椎棱镜阵列 共模波前传感器 标定方法 adaptive optics correction for all-path aberration retroreflector array common mode Hartmann wavefront sensor calibration method
1 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
2 中国科学院研究生院,北京,100039
利用范数理论,对直接斜率法中的复原矩阵误差进行了理论分析,认为直接斜率法中的探测噪声和测试传递矩阵的电压矩阵是影响复原电压误差大小的主要因素.在61单元自适应光学系统中噪声相同的情况下,对用Hadamard模式和单位矩阵模式这两种模式得到复原矩阵的方法进行了仿真,并用这两个复原矩阵去校正像差,得到了两个残差波面.通过比较这两个残差波面,得出在相同的噪声条件下,用Hadamard模式得到的复原矩阵有较小误差.
自适应光学 复原矩阵误差 Hadamard模式 范数
