《高低階曲率自適應光學系統的探索研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由習鋒傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高低階曲率自適應光學系統的探索研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：習鋒傑
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著大型天文望遠鏡和高能雷射傳輸的發展，需要採用雙變形鏡高低階分級校正技術兼顧低階大像差和高階小像差。根據國內外在雙變形鏡自適應光學系統方面的研究進展和我們所具備的研究基礎，提出高低階曲率自適應光學系統最佳化設計、解耦控制等方面的理論與實驗研究。採用數值模擬和頻譜分析相結合的方法，合理設計曲率感測器的傳輸距離，兼顧動態範圍和高頻覆蓋效果，使得波前曲率感測器既能較好地探測低階大像差，又能探測高階小像差。基於無耦合拉普拉斯運算元本徵函式恢復算法，結合高階波前校正器的工作特點，提出用於驅動高階波前校正器的模式控制算法。結合高低階變形鏡的實際校正能力，研究拉普拉斯運算元本徵模式的去除和選擇方式，建立聯合使用分區平均法和拉普拉斯運算元本徵模式法的高低階解耦控制算法。最佳化系統設計和解耦算法參數選取，集成一套高低階曲率自適應光學實驗系統，實驗研究系統對高低階像差的校正能力。
結題摘要
設計完成了一套用於補償低階像差的反射式柱面光束整形系統。建立了該系統的矩陣光學模型，分析了其對低階像差的補償原理，給出了離焦、像散係數與補償控制量的解析算法，並通過實驗研究驗證了反射式柱面光束整形系統中利用解析算法進行低階像差補償的可行性。構建了基於柱面變形鏡的低階像差閉環補償實驗系統，開展了對不同低階像差的補償實驗。實驗結果表明設計的柱面變形鏡對低階像差具有較好的補償效果，補償後的殘差中低階成分PV值小於0.05μm。光束傳輸因子提高到50%以上，可滿足高能雷射低階像差的校正需求。 開展了四臂邊緣驅動變形鏡的製作與測試。形成了四臂邊緣驅動變形鏡的製作工藝流程，完成了四臂邊緣變形鏡驅動器的標定和影響函式的測量。使用ZYGO干涉儀對變形鏡形變進行實測，研製的四臂邊緣驅動變形鏡在50mm有效口徑內最大可生成PV=12.83λ的離焦，PV=11.89λ的90°像散，兩種面形擬合殘差分別為2.04λ與1.70λ。 搭建了雙波前校正器的高低階曲率自適應光學仿真和實驗系統。數值仿真和實驗結果表明，利用第二類邊界條件廣義格林函式波前恢復算法的像差探測和模式係數解算是有效的；基於曲率波前感測器的模式控制能夠實現自適應光學像差校正和閉環控制；通過合理分配高低階波前校正器的作用，基於曲率波前感測技術的雙變形鏡校正效果可同時實現大像差和高頻像差的校正；比較分析了不同模式分配方式的校正效果，低階變形鏡校正離焦像散的高低階曲率自適應光學系統校正效果有一定的優勢。
