CN101718590A - 基于远场性能指标的自适应光学***标定装置 - Google Patents

基于远场性能指标的自适应光学***标定装置 Download PDF

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Abstract

基于远场性能的自适应光学***标定装置，由自适应光学***，光斑性能指标评估器，波前记录器组成。光束首先通过传统自适应光学***，而后汇聚于成像焦面处，光斑性能指标评估器(探测)计算焦面处光束质量并输出相应的性能指标，根据输出的性能指标控制自适应光学***中的波前校正器进行闭环，使光斑性能指标评估器输出的性能指标达到设定的目标，最后，由波前记录器记录下达到设定目标时自适应光学***中波前探测器的波前数据，并以记录的波前探测器波前数据为自适应光学***闭环最终目标。以成像焦面处光斑为校正标准，可以减低波前探测器后续光路，尤其是成像透镜的设计要求，提高自适应光学的校正效果。

Description

基于远场性能指标的自适应光学***标定装置
技术领域
本发明涉及一种自适应光学***标定装置，特别是一种基于远场性能指标的自适应光学***标定装置。
背景技术
目前在运用自适应光学***进行位相校正的***中，在进行闭环控制前均需要对自适应光学***进行标定，并以标定数据为目标对入射相差进行闭环。然而，由于标定光路不涉及波前探测器后续光路的像差，尤其是成像透镜处的除离焦外的其他像差，使得即使探测器前像差得到充分校正，在成像位置探测的光斑分布仍然不理想。在有些场合如惯性约束聚变(ICF)装置中，波前探测器(哈特曼传感器)放置位置至远场成像位置(靶场)还存在若干其他的光学器件，即使经自适应光学校正，在靶场处获得的光斑分布也很难保证有较好的结果。在这种前提下，为了获得较好的靶场光斑分布，就需要提高波前探测器后续光路中的光学器件的像质，增加光学器件加工工艺的要求，而无法充分体现自适应光学的优势。
国内代万俊等就在文献“高功率固体激光装置哈特曼传感器参考波前标定方法”中指出不同自适应光学标定方法对某大型激光原型的波前校正的影响，但是其提出的标定方法主要针对该大型激光原型装置，对于一般的自适应光学***不具备普遍性。
国外大多数的文献和专利在于对哈特曼传感器的标定，如文献“ChernyshovA.Calibration of a Shack Hartmann sensor for absolute measurements ofwavefront”，其从原理上不属于自适应光学***本身标定问题。
发明内容
本发明的装置解决问题是：克服现有利用参考光直接对波前探测器进行标定的方法存在的不足，提供一种可以对全光路像差校正的标定装置，校正包括入射光束本身、自适应光学***中波前探测器前、后光路光学器件引入的像差，降低波前探测器后续光路光学器件制造工艺要求，提高自适应光学***的校正能力。
本发明的技术解决方案是：基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于包括：波前校正器、波前探测器、半反镜、成像透镜、CCD探测器、光斑性能指标评估器和波前记录器；标定光束经波前校正器后，由半反镜分成两路光，一路进入波前探测器，另一路经成像透镜会聚于CCD探测器，光斑性能指标评估器接收CCD探测器输出结果，计算出光斑的性能参数并对波前校正器进行闭环控制，使最终光斑性能指标评估器计算得到的性能参数到达预定的最优值，所述的性能参数为平均半径(MR)、或斯特列比(SR)、或光强平方和指标，
Figure G200910241233XD0000021
Figure G200910241233XD0000022
其中
Figure G200910241233XD0000024
为CCD探测的光斑光强分布，
Figure G200910241233XD0000025
为坐标原点处的光强值，
Figure G200910241233XD0000026
为当入射光束不含像差时，坐标原点的光强值，D为有效探测口径，为对区域D的二次积分，
Figure G200910241233XD0000028
是坐标矢量，
Figure G200910241233XD0000029
是光斑质心坐标；闭环结束后波前记录器记录此时自适应光学***中的波前探测器探测到的波前数据作为实时闭环目标。
所述的波前探测器指哈特曼波前探测器、或干涉仪。
所述的光斑性能指标评估器和波前记录器是利用计算机实现的。
所述的波前校正器采用PZT、或PMN、或液晶材料制成。
所述的波前探测器指哈特曼波前探测器、或干涉仪。
所述的光斑性能指标评估器计算出的性能参数为：平均半径(MR)、或斯特列比(SR)、光强平方和指标。
所述的波前探测器探测到的波前数据是波前斜率数据或波前位相分布。
本发明与现有技术相比有如下优点：
(1)本发明以成像处光斑性能为指标，通过优化成像处光斑性能指标的方法，确定成像处光斑性能最佳状态下波前校正器所需面型，并且利用波前探测器记录下该面型作为自适应光学***校正的最终目标，由于波前记录器记录的面型是成像处光斑性能指标处于最优状态下的波前，因此，该面型实质上已经包含了波前探测器后续光路中存在的像差，以此面型为目标对其他入射像差进行闭环校正不但可以校正波前探测器前端光路中的像差，同样可以校正波前探测器后续光路中引入的像差，从而减低波前探测器后续光路，尤其是成像透镜的设计要求，提高自适应光学的校正效果。
(2)本发明采用成像处光斑性能为指标，充分利用现有***设备，基于远场性能指标的自适应光学***标定装置也容易集成在现有的计算机***中，无需额外增加光学设备。
(4)本发明操作过程简单，无需经复杂的矩阵运算。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为传统自适应光学标定的原理示意图，标定时，***不考虑波前探测器后续光路像差。
具体实施方式
如图1所示，标定光束经波前校正器1后，由半反镜3分成两路光，一路进入波前探测器2，另一路经成像透镜4会聚于CCD探测器5，光斑性能指标评估器6接收CCD探测器5输出结果，计算出光斑的性能参数并对波前校正器1进行闭环控制，使最终光斑性能指标评估器6计算得到的性能参数到达预定的最优值，所述的性能参数为平均半径(MR)、或斯特列比(SR)、或光强平方和(EE)指标，
Figure G200910241233XD0000031
Figure G200910241233XD0000033
其中
Figure G200910241233XD0000034
为CCD探测的光斑光强分布，
Figure G200910241233XD0000035
为坐标原点处的光强值，
Figure G200910241233XD0000036
为当入射光束不含像差时，坐标原点的光强值，D为有效探测口径，
Figure G200910241233XD0000037
为对区域D的二次积分，
Figure G200910241233XD0000038
是坐标矢量，
Figure G200910241233XD0000039
是光斑质心坐标；闭环结束后波前记录器7记录自适应光学***中的波前探测器2探测到的波前数据作为实时闭环目标。
图2为传统自适应光学标定的原理示意图，为了避免因波前校正器、半反镜等对标定数据的影响，一般情况下对于波前探测器的标定工作都是事先完成的，即用一束平行光直接对波前探测器2进行标定，然而，这种标定方法存在的问题是，后续光路包括：半反镜3中因透射而引入的像差和半反镜3后续光路中的像差，尤其是成像透镜4的额外像差，均无法得到校正，因而，致使即使在波前探测器2中已经获得较小像差，在CCD探测位置仍然无法获得较好的光斑分布。而本发明由于波前记录器7记录的面型是成像处光斑性能指标处于最优状态下的波前，因此，该面型实质上已经包含了波前探测器2后续光路中存在的像差，以此面型为目标对其他入射像差进行闭环校正不但可以校正波前探测器前端光路中的像差，同样可以校正波前探测器后续光路中引入的像差，从而减低波前探测器后续光路，尤其是成像透镜的设计要求，提高自适应光学的校正效果。

Claims (6)

1.基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于包括：波前校正器(1)、波前探测器(2)、半反镜(3)、成像透镜(4)、CCD探测器(5)、光斑性能指标评估器(6)和波前记录器(7)；标定光束经波前校正器(1)后，由半反镜(3)分成两路光，一路进入波前探测器(2)，另一路经成像透镜(4)会聚于CCD探测器(5)，光斑性能指标评估器(6)接收CCD探测器(5)输出结果，计算出光斑的性能参数经过波前记录器(7)记录后对波前校正器(1)进行闭环控制，使最终光斑性能指标评估器(6)计算得到的性能参数到达预定的最优值，所述的性能参数为平均半径MR、或斯特列比SR、或光强平方和EE指标，
Figure F200910241233XC0000011
Figure F200910241233XC0000012
Figure F200910241233XC0000013
其中
Figure F200910241233XC0000014
为CCD探测的光斑光强分布，
Figure F200910241233XC0000015
为坐标原点处的光强值，
Figure F200910241233XC0000016
为当入射光束不含像差时，坐标原点的光强值，D为有效探测口径，
Figure F200910241233XC0000017
为对区域D的二次积分
Figure F200910241233XC0000018
是坐标矢量，
Figure F200910241233XC0000019
是光斑质心坐标；闭环结束后波前记录器(7)记录
此时自适应光学***中的波前探测器(2)探测到的波前数据作为实时闭环目标。
2.根据权利要求1所述的基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于：所述的波前探测器(2)为哈特曼波前探测器、或干涉仪。
3.根据权利要求1所述的基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于：所述的闭环控制采用随机梯度下降算法(SPGD)，或模拟退火算法，或遗传算法完成。
4.根据权利要求1所述的基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于：所述的光斑性能指标评估器和波前记录器是利用计算机实现的。
5.根据权利要求1所述的基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于：所述的波前校正器(1)采用PZT、或PMN、或液晶材料制成。
6.根据权利要求1所述的基于远场性能指标的自适应光学***标定装置，其特征在于：所述的波前探测器(2)探测到的波前数据是波前斜率数据或波前位相分布。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564611A (zh) * 2012-01-04 2012-07-11 西安电子科技大学 大功率激光波前测量仪及波前测量方法
CN102788681A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 中国科学院光电技术研究所 自适应光学***传递矩阵的正弦调制同步测量装置及方法
CN102889935A (zh) * 2012-09-14 2013-01-23 中国科学院光电技术研究所 基于相位差法的自适应光学***近场波前传感器标定装置及标定方法
CN102981269A (zh) * 2012-12-06 2013-03-20 中国科学院光电技术研究所 一种基于太阳自适应光学***的大视场扫描成像装置
CN103217223A (zh) * 2013-03-22 2013-07-24 中国科学院光电技术研究所 一种提高自适应光学***传递矩阵测量精度的方法
CN103837330A (zh) * 2014-03-19 2014-06-04 中国科学院光电技术研究所 一种用于太阳望远镜热视场光阑内部视宁度效应的标定装置
CN105223688A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种激光光束波前校正***及方法
CN105607250A (zh) * 2015-12-31 2016-05-25 中国科学院光电技术研究所 一种高分辨力成像望远镜中非共光路像差测量与补偿装置及方法
CN110702032A (zh) * 2019-11-20 2020-01-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种望远镜主镜检测与标定的对准***及对准方法
CN115993696A (zh) * 2022-12-02 2023-04-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种焦斑控制方法及其***

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2521845C (en) * 2003-04-09 2012-05-29 Visx Incorporated Wavefront calibration analyzer and methods
CN101344434B (zh) * 2008-09-09 2010-08-25 中国科学院光电技术研究所 基于四象限探测器的哈特曼波前传感器的自适应标定装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564611B (zh) * 2012-01-04 2013-06-12 西安电子科技大学 大功率激光波前测量仪及波前测量方法
CN102564611A (zh) * 2012-01-04 2012-07-11 西安电子科技大学 大功率激光波前测量仪及波前测量方法
CN102788681A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 中国科学院光电技术研究所 自适应光学***传递矩阵的正弦调制同步测量装置及方法
CN102788681B (zh) * 2012-07-18 2015-04-01 中国科学院光电技术研究所 自适应光学***传递矩阵的正弦调制同步测量装置及方法
CN102889935A (zh) * 2012-09-14 2013-01-23 中国科学院光电技术研究所 基于相位差法的自适应光学***近场波前传感器标定装置及标定方法
CN102981269A (zh) * 2012-12-06 2013-03-20 中国科学院光电技术研究所 一种基于太阳自适应光学***的大视场扫描成像装置
CN103217223B (zh) * 2013-03-22 2015-05-20 中国科学院光电技术研究所 一种提高自适应光学***传递矩阵测量精度的方法
CN103217223A (zh) * 2013-03-22 2013-07-24 中国科学院光电技术研究所 一种提高自适应光学***传递矩阵测量精度的方法
CN103837330A (zh) * 2014-03-19 2014-06-04 中国科学院光电技术研究所 一种用于太阳望远镜热视场光阑内部视宁度效应的标定装置
CN105223688A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种激光光束波前校正***及方法
CN105607250A (zh) * 2015-12-31 2016-05-25 中国科学院光电技术研究所 一种高分辨力成像望远镜中非共光路像差测量与补偿装置及方法
CN105607250B (zh) * 2015-12-31 2018-01-05 中国科学院光电技术研究所 一种高分辨力成像望远镜中非共光路像差测量与补偿装置及方法
CN110702032A (zh) * 2019-11-20 2020-01-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种望远镜主镜检测与标定的对准***及对准方法
CN115993696A (zh) * 2022-12-02 2023-04-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种焦斑控制方法及其***

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