光学学报, 2015, 35 (12): 1201002, 网络出版: 2015-12-10   

闭环控制自适应光学系统变形镜约束技术的研究

Constraint Study on Deformable Mirror in Close-Loop Adaptive Optics System
作者单位
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 611731
3 中国科学院大学, 北京 100049
摘要
为了实现闭环控制自适应光学(AO)系统中的变形镜对倾斜及平移像差的约束,分析了基于限定向量算法对系统动态特性及校正残差的影响,数值仿真结果表明,限定向量算法无法实现约束量的完全抑制,并且严重影响系统的校正效果。提出了基于投影抑制的算法,通过分离像差及在控制电压上实现对变形镜的抑制,采用2种算法利用单变形镜对含有倾斜的像差进行校正的仿真结果表明,采用限定向量算法,变形镜产生了使远场偏移9.3 pixel的整体倾斜时,基于向量投影抑制算法只产生小于0.02 pixel的偏移,并且对前36阶各单阶泽尼克模式的像差校正后具有更高的斯特列尔比。结果表明,基于投影抑制的算法具有更好的约束能力、更低的条件数及具有更优的校正效果。
Abstract
In order to restrict the deformable mirror to form the tip/tilt and piston aberration in close-loop adaptive optics(AO) system,the dynamic characteristic and the correction error of the system using least square algorithm by adding limitative aberration vector are analyzed, and the simulation result shows that the algorithm not only can not restrict the limitative aberration vector exactly,but also degrade the correction performance. Project-constraint algorithm to restrict the deformable mirror to form tip/tilt and piston aberration via aberration decouple and imposing limitative vector on control voltage is proposed. Simulation correction result for first 36-order aberration indicates only 0.02 pixels offset of far field is generated by deformable mirror via project-constraint algorithm, while 9.3 pixels offset using least square algorithm by adding limitative aberration vector, and higher Strehl ratio is achieved via project-constraint algorithm when correct for first 36-order Zernik mode aberration. The result shows that project-constraint algorithm can restrict effectively,and have better correction performance.

陈善球, 刘文劲, 董理治, 王帅, 杨平, 许冰, 叶玉堂. 闭环控制自适应光学系统变形镜约束技术的研究[J]. 光学学报, 2015, 35(12): 1201002. Chen Shanqiu, Liu Wenjin, Dong Lizhi, Wang Shuai, Yang Ping, Xu Bing, Ye Yutang. Constraint Study on Deformable Mirror in Close-Loop Adaptive Optics System[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(12): 1201002.

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