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
为了使若干拼接子孔径能够按设计目标组合为等效大口径望远镜，各子孔径必须达到光学的同相位。提出了一种基于四棱锥传感器的共相方法，通过实验标定拟合传感器信号和平移误差的正弦关系，反求平移误差。实验结果表明：平移误差的测量值和真实值基本符合线性关系，拟合后均方根误差约为19.2 nm，平移误差的测量值能够客观准确地反映实际误差。在此基础上，对7孔径拼接镜进行了近共相校正，校正后分辨率提高了近6倍，与传统方法相比，所提方法具有结构简单、响应速度快、光能利用率高等优点。
成像系统 拼接镜 平移误差 四棱锥传感器 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1528001
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
四棱锥波前传感器具有能量利用率高和空间采样率高的优点，已成功应用于天文自适应光学、镜面检测及显微成像等领域。提出一种新的无调制四棱锥波前传感器，根据四棱锥波前传感器的光场传播模型，利用相位恢复算法迭代优化出待测波前。入射光经四棱锥锥尖分光后会聚所得的子光瞳像为相位恢复算法提供了丰富的信息，使其收敛速度加快。数值模拟结果表明，基于相位恢复的四棱锥波前传感器具有精度高、收敛速度快、抗噪性好等特点，并且无需调制便能获得较大的动态范围。
传感器 波前传感 四棱锥波前传感器 相位恢复 自适应光学
中国科学院上海天文台 光学天文技术研究室,上海200030
针对空间光干涉望远镜提出了一种基于四棱锥波前传感器的相位平移误差检测与闭环校正方法.该方法依次在三种不同波长条件下, 用四棱锥传感器检测两两子镜间的平移误差, 并依据实时测量结果控制子镜产生相应的校正平移量, 直到将平移误差校正到所用半波长的整数倍, 而后根据已知的波长数据和子镜平移量数据计算得到真实的平移误差, 进而对平移误差进行闭环校正.以两个子镜构成的空间望远镜为研究对象, 对该检测与闭环校正方法进行了仿真验证.仿真结果表明, 该方法可在500 μm范围内对相位平移误差进行准确闭环校正, 具有纳米级的精度与良好的重复性.
天文光学 望远镜 共相 空间望远镜 干涉 四棱锥 Astronomical optics Space telescope Co-phasing Interferometry Pyramid 光子学报
2018, 47(11): 1128002
1 清华大学交叉信息研究院, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
近年来三维显示技术得到了学术界与工业界的广泛关注, 其目标是使观察者在不佩戴任何辅助设备的情况下, 使用裸眼观察到与实际物体近乎一致的三维图像。基于多层半透明薄膜结构实现了在平面上的三维显示。与传统的三维显示技术相比, 这种显示技术的分辨率与对比度更高, 结构也更加简单, 易于制造。基于这种多层平面三维显示原型, 进一步利用镜面反射原理, 将其扩展成空间三维显示, 使观察者可以在半空中多角度观察到虚拟的三维物体。
测量 三维显示 光场 多层 四棱锥
1 中国科学院上海天文台 光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海201800
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。
大气光学 多层共轭自适应光学系统 层向共轭 四棱锥波前传感器 导星 atmospheric optics multi-conjugate adaptive optics system layer oriented conjugate pyramid wavefront sensor guide star 红外与激光工程
2016, 45(9): 0918005
1 中国科学院上海天文台光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
四棱锥波前传感器具有空间采样率高和光能利用率高等优点。要准确地从光瞳像中提取待测波前的斜率信息，需要事先对光瞳像的尺寸和位置进行标定。分析了光瞳像尺寸标定误差和位置标定误差对自适应光学系统闭环校正效果的影响。提出了一种对无调制四棱锥波前传感器光瞳像进行标定的方法，并在考虑系统像差和探测噪声的条件下对该方法进行了多次仿真实验验证。分析结果表明，即使系统存在像差（均方根小于1.7λ），该方法仍可以对光瞳像的尺寸和位置进行准确标定。该方法可应用于实际自适应光学系统。
大气光学 自适应光学 四棱锥波前传感器 光瞳像 标定
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
介绍了四棱锥传感技术的基本原理和数学模型.当以调制模式工作时,可计算复原矩阵或梯度矩阵.分析了调制半径在不同像差条件下对复原速度和精度的影响,对无调制模式采用复原矩阵进行了仿真,并与调制模式进行了对比.实验结果表明:无调制状态下,经过校正,残差RMS可减至0.05,调制状态下,梯度矩阵重构效果较好,残差RMS可减至0.02;对大像差的输入信号,调制模式的精度和速度都优于无调制模式.结果表明,四棱锥波前传感技术具有高速度、高精度和灵活的工作模式,是一种先进的波前传感技术.
自适应光学 波前重构 四棱锥传感技术 调制模式 adapting optics wave-front reconstruction pyramid wave-front sensor modulation
中国科学院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
提出了基于微细加工的移动掩模光刻(MML)法制作四棱锥反射镜的方法。通过移动掩模光刻,在光刻胶上得到棱锥结构,然后将其线性传递到硅基底上,进行金属化处理以提高反射率。棱锥结构的底面尺寸为1 mm×1 mm,四个反射面与底面成3.7°的倾角。尖端和棱边的尺寸被控制在6 μm左右,呈现出非常好的刀口状,镜面粗糙度的均方根误差(RMS)为77 nm,均满足红外波段的波前传感系统的要求。
光学器件 四棱锥反射镜 反射式棱锥波前传感器 移动掩模光刻
