《非陣列光敏感測器天文波前探測方法研究》是依託電子科技大學,由敖明武擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非陣列光敏感測器天文波前探測方法研究
- 外文名：Study on astronomical wavefront detection method of non-array photosensor
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：敖明武
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前天文自適應光學波前探測主要基於陣列光敏感測技術，在高幀頻、弱光和紅外波段等特定條件下探測波前嚴重依賴高性能二維陣列光敏感測器，為此本課題開展波前探測新技術和理論研究，探索利用非陣列光敏感測器探測天文波前的新方法。該方法利用數字光調製技術建立波前正交模式係數濾波器，以單元光敏感測器探測模式係數信息，反演各階模式係數重構波前，打破對高端陣列光敏感測器的依賴。主要研究波前正交模式濾波系統數理模型，分析其求解複雜性，尋求各階模式係數的有效反演方法；研究典型大氣湍流畸變特徵，確定天文波前正交展開的具體需求，進而指導波前正交模式係數濾波器的主要參數設計，並開展高幀頻波前探測驗證實驗。本課題將二維波前陣列探測問題轉化為一維波前正交模式係數獲取和反演問題，與二維光敏波前感測相比，更有利於在高幀頻、微光和紅外等條件下的天文波前探測，可能為天文波前探測提供一種更先進的技術手段，促進天文觀測技術的發展。
結題摘要
本課題為了適應天文觀測技術發展的要求，探索基於非陣列光敏感測器的天文波前探測新方法。相對於二維陣列光敏波前探測方法，更有利於在高幀頻、微光和紅外等條件下的天文波前探測，有利於提高天文自適應光學系統引導星等級，擴大天空覆蓋率。可能為天文波前探測提供一種更先進的技術手段，促進天文觀測技術的發展。主要研究內容有四個方面。 ⑴研究波前正交模式係數聯立非線性方程組的求解複雜性，和高效、穩定和準確的求解方法；通過數值仿真，驗證了超分辨波前復原算法在不同子孔徑分割排布密度條件下，對比經典復原算法，在復原精度和空間解析度上都有巨大的優勢， 表明提出的超分辨復原算法能夠在利用光斑質心偏移信息的基礎上，從光斑強度分布中提取有效信息，促進波前探測性能提升。此外，通過在算法執行過程中引入像差模式分解，對超分辨復原算法的探測精度和收斂速度進行了最佳化，並討論了復原算法中的相位解纏繞問題，最終使提出波前感測器超分辨復原算法理論模型。 （2）研究高速波前Walsh正交模式係數濾波器光學結構的實現；研究了夏克-哈特曼波前感測器超分辨復原算法對初值選取及實現硬體的需求。通過研究表明雖然超分辨復原算法在沒有初值參考情況下也能實現收斂和超分辨波前復原。此外，實驗分析了微透鏡陣列焦距、光電探測器灰度位深和信號噪聲對超分辨復原算法的影響，明確了超分辨復原算法青睞相對長的微透鏡陣列焦距和高位深、低噪聲的探測器，從而為超分辨復原算法的實際實現和集成提供了理論指導。 （3）探索適應於微光、高幀頻和紅外波段條件下的非陣列光敏感測器天文波前探測規律。明晰了影響其波前探測空間解析度的關鍵因素，從打破將子孔徑內波前分布視為簡單傾斜像差的思維定勢出發，以波前復原算法為突破點，以子孔徑內波前二次曲率為代表，研究了子孔徑內波前高階信息對復原算法空間解析度的提升作用。
