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
3 中国科学院大学，北京 100049
对太阳大气进行大视场高分辨力光学成像观测是开展太阳物理、空间天气等基础与应用研究的重要前提。对于地基太阳望远镜而言，为了消除地球大气湍流对光学系统的影响，自适应光学是高分辨力成像观测必备的技术手段，与此同时，为了突破大气非等晕性对传统自适应光学校正视场的限制，近年来多层共轭自适应光学技术等大视场自适应光学得到极大发展。本文首先梳理国外太阳自适应光学系统研制情况，重点介绍国内太阳自适应光学技术发展及应用情况，并进一步介绍了后续大视场太阳自适应光学技术发展情况以及目前所取得的成果。
太阳观测 自适应光学 多层共轭自适应光学 solar observation adaptive optics multi-conjugate adaptive optics
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
3 中国科学院大学, 北京 100049
在太阳自适应光学系统中, 通常需要利用太阳米粒结构等低对比度扩展目标采用相关算法测量波前误差。在对绝对差分算法和绝对差分平方算法在抛物线插值情况下的测量误差进行了理论分析比较的基础上, 利用实际采集的太阳米粒图像对这两种算法进行了实验验证。分析和实验结果表明, 太阳米粒图像绝对差分平方算法所得到的相关函数相比绝对差分算法更符合抛物面分布。采用抛物线插值时, 绝对差分平方算法的测量精度优于绝对差分算法。
图像处理 抛物线插值 绝对差分算法 绝对差分平方算法 太阳米粒图像 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 051004
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 The Laboratory on Adaptive Optics, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A prototype of a solar ground-layer adaptive optics (GLAO) system, which consists of a multi-direction correlating Shack–Hartmann wavefront sensor with 30 effective subapertures and about a 1 arcmin field of view (FoV) in each subaperture, a deformable mirror with 151 actuators conjugated to the telescope entrance pupil, and a custom-built real-time controller based on field-programmable gate array and multi-core digital signal processor (DSP), is implemented at the 1 m New Vacuum Solar Telescope at Fuxian Solar Observatory and saw its first light on January 12th, 2016. The on-sky observational results show that the solar image is apparently improved in the whole FoV over 1 arcmin with the GLAO correction.
010.1080 Active or adoptive optics 110.1080 Active or adoptive optics Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 100102
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 The Laboratory on Adaptive Optics, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A second generation solar adaptive optics (AO) system is built and installed at the 1-m New Vacuum Solar Telescope (NVST) of the Fuxian Solar Observatory (FSO) in 2015. The AO high-order correction system consists of a 151-element deformable mirror (DM), a correlating Shack–Hartmann (SH) wavefront sensor (WFS) with a 3500 Hz frame rate, and a real-time controller. The system saw first light on Mar. 16, 2015. The simultaneous high-resolution photosphere and chromosphere images with AO are obtained. The on-sky observational results show that the contrast and resolution of the images are apparently improved after the wavefront correction by AO.
010.1080 Active or adoptive optics 110.1080 Active or adoptive optics 110.0115 Imaging through turbulent media Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 120101
1 中国科学院 自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
焦面哈特曼传感器 (光场相机)具有同时测量距离信息和波前相位信息的优点, 国内目前还没有相关研究。本文对焦面哈特曼传感器的点目标波前相位复原能力进行了研究。首先从结构上将焦面哈特曼传感器与其他常用的波前传感器作了简单的比较, 然后对焦面哈特曼的成像原理进行了推导说明, 最后采用 MATLAB软件对焦面哈特曼传感器的远场光斑进行仿真, 通过相应的斜率估计算法, 进行波前复原。仿真结果表明, 焦面哈特曼传感器能够实现波前复原, 从而达到了仿真验证的目的。
自适应光学 点目标 光场相机 波前复原 adaptive optics point source plenoptic camera wavefront recovery
1 空军工程大学航空航天工程学院， 西安 710038
2 西安飞机工业(集团)有限公司技术中心， 西安 710089
为了克服部附件送修费用的一般模型不能方便进行敏感性分析的缺点，考虑设计阶段下输入数据采集的可行性，应用偏最小二乘回归理论，通过变量投影重要度分析，筛选出重量、价格、平均非计划拆卸时间、平均车间修理时间、SRU的个数5个参数。采用对数线性关系式，构建了部附件送修费用的参数模型，并通过实际值与回归值的误差分析验证了该模型的可靠度。根据得到的参数模型和工程经验，确定了各参数的单一函数表达式及其取值范围；结合切线斜率即敏感度的事实，仿真计算了各个参数变化的显著敏感区间。结果表明，该模型精度较高，能方便进行敏感性分析，可作为飞机设计阶段工程人员选择合适部附件的实用工具。
飞机维修 部附件 维修费用 偏最小二乘回归 敏感性 aircraft maintenance component maintenance costs Partial Least-Squares Regression (PLSR) sensitivity
1 中国科学院 光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院 自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院 研究生院 北京 100049
压电陶瓷微动台的迟滞非线性严重影响其动态定位精度，为了解决这一问题，采用一种改进的PI模型对微动台的迟滞非线性进行了建模。为了提高传统PID算法对压电陶瓷微动台的动态定位性能，将改进的PI模型与传统PID算法组合构成前馈复合控制算法，并进行了微动台的慢速与快速动态定位实验。结果表明，对同频曲线定位时，前馈PID复合算法的最大误差为传统PID算法的40%左右，平均误差为传统算法的20%~30%左右；对多频曲线定位时，前馈PID复合算法的最大误差和平均误差为传统PID算法的33%左右。数据表明前馈PID复合算法的动态定位性能明显优于传统PID算法。
压电陶瓷 迟滞特性 改进的PI迟滞模型 前馈控制 动态定位精度 piezoelectric ceramic hysteresis characteristic modified PI hysteresis model feed-forward controll dynamic positioning precision
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
3 中国科学院研究生院, 北京 100039
介绍了一种空间三自由度纳米定位平台，其应用背景为光刻投影物镜波像差检测系统的精密对准，因此对定位精度和定位速度都提出了很高的要求。首先简要介绍了空间三维纳米定位台;然后将模糊控制同传统PI(比例积分)控制相结合，利用定位偏差和偏差变化率信息，通过模糊推理实时调整PI控制参数，并在VC++环境下实现了模糊自整定PI参数的控制算法。实验结果表明，该控制方法较常规PI控制器能够有效地提高响应速度，减小阶跃响应超调量，保证了控制的实时性。
压电驱动器 纳米定位 精密对准 模糊控制 piezo-electric actuator nano-positioning precision alignment fuzzy control
1 中国科学院 光电技术研究所 自适应光学国家重点实验室，四川 成都 61020
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
3 中国科学院 光电技术研究所 自适应光学国家重点实验室，四川 成都 610209
应用哈特曼-夏克(H-S)波前检测仪检测大数值孔径(NA)透镜时，需要采用纳米级针孔产生参考球面波前对H-S传感器进行标定。为了制作出满足要求的高质量针孔，本文对影响参考波前质量的各种要素进行了仿真计算和分析，以获得最优针孔加工参数。基于矢量衍射理论，在会聚高斯光束照射下，计算了针孔厚度和直径大小对衍射波前误差的影响，衍射波前中的像差成份、能量透过率、强度均匀性、针孔加工误差及光束相对针孔中心发生平移、离焦、倾斜时衍射波前误差的变化。分析计算显示，在NA为0.6时，为了使相对于理想球面波的波峰波谷值(P-V)偏差不大于0005λ(λ=193 nm)，在实际针孔的加工制作中，应选取材料铬，并取厚度200 nm，直径180 nm为适宜。
光学检测 波前误差 会聚高斯光束 矢量衍射 Hartmann-Shack波前检测仪 时域有限差分法 optical testing wave front error converging Gaussian beam vector diffraction Hartmann-Shack wavefront tester Finite-difference Time-domain (FDTD) method
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室，成都 610209
2 上海雄博精密仪器股份有限公司，上海 200444
为了使夏克－哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围，介绍了一种用于 SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时，先根据待测量图像计算背景阈值，然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参考中心，按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点，接着将搜索的结果拼接起来得到所有孔径的分布，最后根据两幅图像得到的各自的子孔径分布按横、纵方向平移进行配准，以达到最优的匹配结果。文中利用实验对本论文提出的方法进行了验证。结果表明，本文提出的方法能够实现 SHWFS的子孔径搜索与匹配，提高哈特曼的动态范围。
自适应光学 夏克－哈特曼波前传感器 动态范围 子孔径 adaptive optics Shack-Hartmann wavefront sensor (SHWFS) dynamic range sub-aperture
