基于97单元MEMS变形镜的自适应光学系统SPGD算法实现
发布时间：2021-12-28 00:25
由于大气的湍流影响,光在大气传播过程中会出现不同程度的波前畸变,波前畸变会给天文观测带来极大的阻碍,使得天文目标的高清晰成像变得异常困难。自适应光学（Adaptive Optics,AO）技术能够有效的减少光波在大气传输过程中产生的波前畸变,从而改善光学系统的成像质量。变形镜是自适应光学系统最主要的波前校正元件,其性能的的好坏直接决定了系统的校正能力。近些年发展起来的微电子机械系统（Micro Electro Mechanical System,MEMS）变形镜基于半导体制造工艺,具有体积小、能耗低、精度高、可批量生产等优点,是现阶段波前校正器中最具有研究价值的一种变形镜。本文以MEMS变形镜的波前校正能力为研究目标,首先建立了光波的大气湍流传输模型。以大气传输模型为基础,分别分析了97单元MEMS变形镜对单阶像差、组合像差的拟合能力。最后,用计算机模拟和搭建实验平台两种方法研究97单元MEMS变形镜的自适应光学闭环校正能力。计算机模拟时,以实际测量的变形镜影响函数为基础,分析了97单元MEMS变形镜对低阶Zernike单阶像差、组合像差的拟合效果及闭环校正能力。其中闭环校正时,采用的...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规自适应光学系统结构图
无波前探测自适应光学系统原理图
工程硕士专业学位论文6图1-3分离促动器连续表面变形镜结构图Figure1-3StructuralofcontinuoussurfaceDMseparateactuator分离促动器连续表面变形镜的设计难点就在于促动器材料的选择，常规的促动器材料为具有阻变特性的Pb(Zr,Ti)O3(PZT)组成，这种材料当电压改变时，会发生形变，从而使得变形镜表面发生相应的面形变化。但是这种变形镜由于结构原理，当一个促动器发生形变时，相邻促动器所控制的镜面也会产生相应的变化，这种连锁变化量称为耦合效应，分离促动器的耦合系数一般维持在10%-30%。由于其结构及工作原理，促动器的材料、促动器间距、镜子厚度及材料等参数导致分离促动器连续表面变形镜采光直径较大，制作难度较大，而且校正精度一般。1.3.2薄膜变形镜1976年，Yellin[25]等人第一次提出由薄膜电致形变原理，设计并制作变形镜。薄膜变形镜的结构图如图1-4所示，薄膜变形镜主体由一个刚度很小的氮化硅连续镜面组成，该镜面由众多促动器支撑，给不同促动器电压时，连续镜面就会发生形变。图1-4薄膜变形镜结构原理Figure1-4SchematicdiagramofthemembraneDM薄膜变形镜因其材料轻、制作工艺简单、促动精度高等优点，已经在大口径
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变邻域蚁群算法的自动光学检测路径规划[J]. 邓璘,王琳,盛步云,萧筝. 计算机工程与设计. 2020(02)
[2]一种激光导引星自适应光学系统中激光上行到达角起伏测量方法的研究[J]. 黄凯,曹进,肖啸,李语强. 天文研究与技术. 2019(04)
[3]神光Ⅱ激光装置研制[J]. 朱健强,陈绍和,郑玉霞,黄关龙,刘仁红,唐贤忠,张明科,徐振华,沈丽青,陈庆浩,彭增云,朱宝强,竺庆春,唐永兴,张伟清,唐福林,刘凤翘,毛楚生,朱俭,马伟新,李学春,杨琳,王树森,杨义,蔡希洁,林尊琪,范滇元,王世绩,顾援,邓锡铭. 中国激光. 2019(01)
[4]MEMS变形镜技术发展探讨[J]. 邵健,李琦,冯楚桓,李威,张欣峰,余洪斌. 海峡科技与产业. 2018(06)
[5]“神光-Ⅲ”主机装置的自适应光学波前校正系统[J]. 杨泽平,李恩德,张小军,凡木文,施宁平,魏凌,龙国云. 光电工程. 2018(03)
[6]基于均方根误差和相关系数评价人眼像差对视网膜像质的影响[J]. 杨彦荣,戴云. 光学学报. 2017(03)
[7]基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统实验研究[J]. 喻际,董冰. 光学学报. 2015(03)
[8]拼接式望远镜子镜间平移、倾斜误差及子镜间隙对成像质量的影响[J]. 王金,鲜浩,王胜千,周龙峰,李斌. 光电工程. 2014(10)
[9]基于分段随机扰动幅值的随机并行梯度下降算法研究[J]. 吴健,杨慧珍,龚成龙. 中国激光. 2014(07)
[10]大口径反射镜子孔径拼接自检验精度分析[J]. 闫力松,王孝坤,郑立功,王润强,张学军. 红外与激光工程. 2014(06)
博士论文
[1]水平激光通信自适应校正性能分析及波前探测方法研究[D]. 王蕊.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]基于SPGD的无波前探测自适应光学技术研究[D]. 宋阳.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]视网膜微血管液晶自适应光学成像的研究[D]. 解洪升.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[4]自适应光学系统迭代波前控制算法研究[D]. 程生毅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[5]天文望远镜大气湍流下优化控制技术研究[D]. 付强.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[6]双压电片变形反射镜研制与应用研究[D]. 周虹.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[7]用于提高自适应光学系统空间校正能力的组合变形镜波前校正技术研究[D]. 杨华峰.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]变形镜与液晶空间光调制器用于波前校正的对比研究[D]. 韩柯娜.西安理工大学 2019
[2]无波前传感自由空间光通信系统波前畸变校正算法研究[D]. 崔素英.吉林大学 2019
[3]差分进化算法研究及应用[D]. 范宇凌.华侨大学 2019
[4]自适应光学系统光强优化及静态波前畸变校正算法研究[D]. 张峰.浙江大学 2019
[5]新型薄膜反射镜成型机理与实验研究[D]. 王永权.哈尔滨工业大学 2017
[6]自由空间光通信若干关键技术研究[D]. 许通.北京邮电大学 2015
[7]基于并行优化算法的自适应光学系统设计[D]. 侯家成.大连海事大学 2014
[8]基于哈特曼—夏克传感器的波前检测方法研究[D]. 汪伟.华中科技大学 2011
[9]基于哈特曼—夏克传感器的大气湍流参数测量方法研究[D]. 杨文波.长春理工大学 2010
[10]随机并行梯度下降波前控制算法研究[D]. 彭浩.国防科学技术大学 2008
本文编号：3553035
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规自适应光学系统结构图
无波前探测自适应光学系统原理图
工程硕士专业学位论文6图1-3分离促动器连续表面变形镜结构图Figure1-3StructuralofcontinuoussurfaceDMseparateactuator分离促动器连续表面变形镜的设计难点就在于促动器材料的选择，常规的促动器材料为具有阻变特性的Pb(Zr,Ti)O3(PZT)组成，这种材料当电压改变时，会发生形变，从而使得变形镜表面发生相应的面形变化。但是这种变形镜由于结构原理，当一个促动器发生形变时，相邻促动器所控制的镜面也会产生相应的变化，这种连锁变化量称为耦合效应，分离促动器的耦合系数一般维持在10%-30%。由于其结构及工作原理，促动器的材料、促动器间距、镜子厚度及材料等参数导致分离促动器连续表面变形镜采光直径较大，制作难度较大，而且校正精度一般。1.3.2薄膜变形镜1976年，Yellin[25]等人第一次提出由薄膜电致形变原理，设计并制作变形镜。薄膜变形镜的结构图如图1-4所示，薄膜变形镜主体由一个刚度很小的氮化硅连续镜面组成，该镜面由众多促动器支撑，给不同促动器电压时，连续镜面就会发生形变。图1-4薄膜变形镜结构原理Figure1-4SchematicdiagramofthemembraneDM薄膜变形镜因其材料轻、制作工艺简单、促动精度高等优点，已经在大口径
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变邻域蚁群算法的自动光学检测路径规划[J]. 邓璘,王琳,盛步云,萧筝. 计算机工程与设计. 2020(02)
[2]一种激光导引星自适应光学系统中激光上行到达角起伏测量方法的研究[J]. 黄凯,曹进,肖啸,李语强. 天文研究与技术. 2019(04)
[3]神光Ⅱ激光装置研制[J]. 朱健强,陈绍和,郑玉霞,黄关龙,刘仁红,唐贤忠,张明科,徐振华,沈丽青,陈庆浩,彭增云,朱宝强,竺庆春,唐永兴,张伟清,唐福林,刘凤翘,毛楚生,朱俭,马伟新,李学春,杨琳,王树森,杨义,蔡希洁,林尊琪,范滇元,王世绩,顾援,邓锡铭. 中国激光. 2019(01)
[4]MEMS变形镜技术发展探讨[J]. 邵健,李琦,冯楚桓,李威,张欣峰,余洪斌. 海峡科技与产业. 2018(06)
[5]“神光-Ⅲ”主机装置的自适应光学波前校正系统[J]. 杨泽平,李恩德,张小军,凡木文,施宁平,魏凌,龙国云. 光电工程. 2018(03)
[6]基于均方根误差和相关系数评价人眼像差对视网膜像质的影响[J]. 杨彦荣,戴云. 光学学报. 2017(03)
[7]基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统实验研究[J]. 喻际,董冰. 光学学报. 2015(03)
[8]拼接式望远镜子镜间平移、倾斜误差及子镜间隙对成像质量的影响[J]. 王金,鲜浩,王胜千,周龙峰,李斌. 光电工程. 2014(10)
[9]基于分段随机扰动幅值的随机并行梯度下降算法研究[J]. 吴健,杨慧珍,龚成龙. 中国激光. 2014(07)
[10]大口径反射镜子孔径拼接自检验精度分析[J]. 闫力松,王孝坤,郑立功,王润强,张学军. 红外与激光工程. 2014(06)
博士论文
[1]水平激光通信自适应校正性能分析及波前探测方法研究[D]. 王蕊.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]基于SPGD的无波前探测自适应光学技术研究[D]. 宋阳.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]视网膜微血管液晶自适应光学成像的研究[D]. 解洪升.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[4]自适应光学系统迭代波前控制算法研究[D]. 程生毅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[5]天文望远镜大气湍流下优化控制技术研究[D]. 付强.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[6]双压电片变形反射镜研制与应用研究[D]. 周虹.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[7]用于提高自适应光学系统空间校正能力的组合变形镜波前校正技术研究[D]. 杨华峰.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]变形镜与液晶空间光调制器用于波前校正的对比研究[D]. 韩柯娜.西安理工大学 2019
[2]无波前传感自由空间光通信系统波前畸变校正算法研究[D]. 崔素英.吉林大学 2019
[3]差分进化算法研究及应用[D]. 范宇凌.华侨大学 2019
[4]自适应光学系统光强优化及静态波前畸变校正算法研究[D]. 张峰.浙江大学 2019
[5]新型薄膜反射镜成型机理与实验研究[D]. 王永权.哈尔滨工业大学 2017
[6]自由空间光通信若干关键技术研究[D]. 许通.北京邮电大学 2015
[7]基于并行优化算法的自适应光学系统设计[D]. 侯家成.大连海事大学 2014
[8]基于哈特曼—夏克传感器的波前检测方法研究[D]. 汪伟.华中科技大学 2011
[9]基于哈特曼—夏克传感器的大气湍流参数测量方法研究[D]. 杨文波.长春理工大学 2010
[10]随机并行梯度下降波前控制算法研究[D]. 彭浩.国防科学技术大学 2008
本文编号：3553035
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3553035.html
