振幅非均勻波前的相位畸變感測及自適應校正技術研究

《振幅非均勻波前的相位畸變感測及自適應校正技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由寧禹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：振幅非均勻波前的相位畸變感測及自適應校正技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：寧禹
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

自適應光學技術被廣泛套用於天文觀測、雷射光束控制和醫療診斷等領域。在實際系統中，當波前探測所利用的光源較微弱或振幅分布不均勻時，波前感測器的實際測量精度相對於設計精度大打折扣，也嚴重影響到整個自適應光學系統的波前校正效率。本項目從“非理想”的套用環境出發，研究振幅非均勻波前的相位畸變感測和自適應校正技術，解決幾種典型套用中波前感測器“看不準”或“誤看”問題：（1）提出基於雙哈特曼探測技術的畸變源擾動時空特性測量方法，揭示子孔徑光斑偏轉特性與畸變源擾動特徵參量的內在關聯；（2）基於畸變源擾動時空變化特性，對感測器“缺失”光斑的質心位置作出實時、最優估計；（3）研究多哈特曼數據融合算法，以及基於數據融合算法的自適應直接斜率閉環控制算法，實驗驗證算法的有效性和執行效率。研究結果將進一步提升自適應光學技術對複雜環境的適應性，推動自適應光學向更廣、更深發展。

結題摘要

本項目從“非理想”的套用環境出發，研究了振幅非均勻波前的相位畸變感測和自適應校正技術，基本解決了幾種典型套用中波前感測器“看不準”或“誤看”問題：（1）提出了一種新的基於雙哈特曼數據融合技術的分光鏡熱畸變實時校正方法。給出了數據融合理論模型，詳細討論了影響數據融合算法效率的各種因素，如入射光束角度、雷射波長差異和空間解析度失配等問題。建立了包括常規自適應光學系統和雙哈特曼探測器在內的實驗系統，驗證數據融合算法的有效性。實驗結果表明，該系統可以實時校正氟化鈣分光鏡的熱畸變。系統輸出光束質量因子從4倍衍射極限降低至1.7倍，光束質量明顯提高。此外，實驗研究結果與理論模擬結果符合較好。（2）基於畸變源擾動時空變化特性，對感測器“缺失”光斑的質心位置作出實時、最優估計；（3）研究了多哈特曼數據融合算法，以及基於數據融合算法的自適應直接斜率閉環控制算法，實驗驗證了算法的有效性和執行效率。