1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
4 中国科学院大学，北京 100049
为提高自适应光学（AO）系统中倾斜镜（TTM）的控制性能，提出了一种基于滤波的线性自抗扰预估控制（FLADRC-Smith）方法。该方法利用Smith预估器提升了系统误差抑制带宽，同时设计滤波环节修正TTM控制量，保证系统对高频扰动信号的抑制性能。仿真建立AO倾斜校正模型对该方法进行验证，结果表明，所提方法能有效提高系统带宽和TTM动态响应性能。在纯时滞系统中，该方法相较于比例-积分（PI）控制将系统的误差抑制带宽提升了4.56倍；在同等误差抑制带宽条件下，将该方法在纯时滞系统和二阶振荡时滞系统中与比例积分预估（PI-Smith）控制方法对比，系统抑制内外部扰动能力更强，TTM的动态响应性能提升了20%以上。
自适应光学 倾斜镜 时滞系统 自抗扰 中国激光
2023, 50(13): 1305001
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
受天光背景、大气湍流强度、信标光回光特性和探测器噪声等因素影响，夏克-哈特曼波前传感器子孔径光斑常存在强度分布不均匀和低信噪比的情况，故子孔径内光斑质心定位不准且波前探测精度下降。提出了一种基于噪声模型变换的子孔径光斑质心提取方法，采用方差稳定变换（VST）将探测引入的泊松-高斯噪声转换为高斯噪声，进一步基于残差反馈优化BM3D策略实现低信噪比子孔径图像的高效去噪。结果显示：所提方法可有效提取低信噪比夏克-哈特曼波前传感器光斑阵列图像中的光斑信号数据，提高了子孔径光斑的质心定位精度和稳定性；相比于传统自适应阈值法等方法，所提方法在子光斑图像峰值信噪比低于6时，可以提升波前复原精度2倍以上。
测量 自适应光学 质心提取 方差稳定变换 改进去噪算法 波前复原
曾凤娇 1,2,3杨康建 1,2,3晏旭 1,2,3赵孟孟 1,2,3[ ... ]文良华 1,2,3,4
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院，四川 宜宾 644600
由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题，水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程，总结了系统的技术优势，给出了通信原理，分析了影响系统性能的关键技术。最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率、更远的通信距离、更大的容量、更小的功耗和更小的体积等优点，并从点对点通信发展到组网式通信。
光通信 水下激光通信 通信速率 误码率 通信距离 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300002
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
针对压电快速倾斜镜的反作用力对有效光学元件的复杂动态耦合干扰问题,提出了基于多体系统的刚柔耦合和基于压电耦合理论的反作用力分析方法,对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿,并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明:压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性,实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%,与数值计算的差异为3.96个百分点。所提的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统的耦合干扰提供借鉴。
激光光学 压电倾斜镜 多体系统刚柔耦合 压电耦合 反作用力 动量补偿
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
在摄像机标定过程中,较差的光照条件和镜头畸变会造成棋盘格角点漏检和角点冗余。分析了角点的灰度分布特性,提出一种基于角点灰度分布特征的棋盘格角点检测算法。为确保在较差光照条件和镜头畸变下,棋盘格图像角点不漏检,算法首先利用角点的灰度分布特性提取候选角点;然后通过迭代的方式提高候选角点的精度并再次结合棋盘格角点的灰度分布特性剔除候选角点中非角点处的伪角点,避免棋盘格角点冗余;最后通过角点处的邻近点合并获得最终的棋盘格角点坐标。实验结果证明,在较差的光照条件和镜头畸变条件下,本算法角点无漏检和冗余。将该算法提取的棋盘格角点应用于摄像机标定,结果显示重投影误差的均方差在0.1 pixel范围以内,优于其他算法。
测量 棋盘格 角点检测 灰度分布 摄像机标定 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 011204
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 宜宾学院 物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
为提高薄膜菲涅耳透镜成像性能, 采用无波前传感的自适应光学系统对菲涅耳透镜点目标成像的波前像差进行实验校正.像差校正控制采用随机并行梯度下降算法, 以远场光斑像清晰度函数为优化指标, 算法迭代数十次后收敛.系统闭环校正后, 焦平面光斑等效半径缩小了43%, 二阶矩为0.997 5, 接近理想极限1, 像清晰函数值和峰值光强提高了一倍, 光强的半高全宽达到1.2倍衍射极限, 调制传递函数的中频分量显著提高.实验结果表明该方法结实现构简单, 能快速、有效地校正菲涅耳透镜波前像差, 改善系统的成像性能, 可应用于大口径、轻量化的空间望远镜.
菲涅耳透镜 波前畸变 无波前传感自适应光学 像差校正 成像系统 空间望远镜 Fresnel lens Wavefront aberrations Wavefront sensorless adaptive optics Aberration corrections Imaging system Space telescope 光子学报
2017, 46(10): 1011001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Institute of North Optics and Electronic, Beijing 100015, China
We present a hybrid adaptive optics system for a kW-class solid-state slab master oscillator power amplifier laser that consists of both a low-order aberration corrector and a 59-actuator deformable mirror. In this system large defocus and astigmatism of the beam are first corrected by the low-order aberration corrector and then the remaining components are compensated by the deformable mirror. With this sequential procedure it is practical to correct the phase distortions of the beam (peak to valley up to 100 μm) and the beam quality β is successfully improved to 1.9 at full power.
010.1080 Active or adoptive optics 140.5680 Rare earth and transition metal solid-state lasers 090.1000 Aberration compensation Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 091402
