光栅型波前曲率传感自适应光学控制技术

发布时间：2019-05-31 01:06

【摘要】：波前曲率自适应光学系统能够实时探测大气湍流扰动下的畸变波前并进行实时波前畸变校正,在天文成像、军事和医学中等领域都得到广泛应用。近些年来,Blanchard等人提出了一种光栅型波前曲率传感器,光栅型波前曲率传感器的特殊结构使得它能够利用一个阵列型光电探测器同步测量焦点前后的光强分布,因此光栅型波前曲率传感器具有全光学、同步测量和分辨率高的优势。针对光栅型波前曲率传感自适应光学,研究了相应的控制算法,主要工作和结论如下所述。针对光栅型波前曲率传感器,研究了基于拉普拉斯算子本征函数的实时波前复原方法。首先分析了光栅型波前曲率传感器的工作原理,给出了相位型离轴菲涅尔波带片的相位调制方程,并利用matlab进行了数值仿真。在此基础上研究了基于拉普拉斯算子本征函数的模式型波前复原方法,并进行了实验验证。研究结果表明该方法能够快速准确地复原出待测波前。针对光栅型波前曲率传感自适应光学,分析了光电探测器上的光斑大小和位置偏差,以及本征模式数量对波前复原精度的影响。结果表明截取的光斑区域大小对波前复原精度有较大的影响,实际中可采用环围能量比进行确定;光斑区域位置偏差不仅会引起波前倾斜误差,还会引起其他波前误差。研究了基于拉普拉斯算子本征函数的模式型控制技术。首先分析了基于拉普拉斯算子本征模式的波前闭环校正原理,详细分析了波前校正误差。在此基础上建立了61单元自适应光学数值仿真模型,进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。最后,通过数值仿真对比分析了本方法与整体拟合法。结果表明仿真结果与误差理论分析一致,存在最佳模式数量使得拉普拉斯算子本征模式法具有更高的稳定性和精度。
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【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

【参考文献】

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本文编号：2489322