田中州 1,2,3何星 1,2,3,*王帅 1,2,3杨平 1,2,3许冰 1,2,3,**
1 中国科学院光电技术研究所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
针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确，调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题，提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优，以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明：通过该方法，对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10-4提高到约9.83×10-6，测量重复性峰谷值由3.25×10-4提高到2.7×10-5，测量结果更稳定，表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态，为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。
测量 光腔衰荡 高反射率测量 腔损耗寻优 基横模 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0712002
1 中国民用航空飞行学院航空电子电气学院，四川 广汉610308
2 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
为实现无波前传感器自适应光学系统中双变形镜的解耦控制，本文提出了一种基于模式投影抑制的双变形镜解耦控制方法，其中：低空间分辨率大行程变形镜使用模式法进行控制，用于低阶像差校正；高空间分辨率变形镜用于校正高阶像差。同时，通过投影抑制法消除高空间分辨率变形镜中的低阶校正分量，进而实现两个变形镜的高效协同工作。理论分析与仿真结果表明，相比传统的无波前传感器自适应光学系统的解耦算法，本文所提解耦控制方法在稳定性、解耦计算的运算量上均有更优异表现，并可实现良好的耦合误差抑制与像差校正效果。所提算法的有效性得到了原理性实验的验证。
自适应光学 双变形镜 解耦控制 投影抑制
马帅 1,2,3,*王宁 1,2,3朱里程 1,2王帅 1,2,3[ ... ]许冰 1,2,3
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
光场成像能同时记录光线的强度信息与方向信息且具备估计场景深度的能力。然而，深度估计的精度却容易受光场遮挡的影响。因此，本文提出一种边框加权角相关的深度估计方法来解决该问题。首先，该方法将光场角度域图像分成四个边框子集并分别度量这些子集中像素的相关性来构建四个代价体积，以此解决不同类型的遮挡。其次，该方法提出加权融合策略来融合四个代价体积，进一步增强算法的鲁棒性，同时保留算法的抗遮挡能力。最后，融合后的代价体积利用引导滤波对其进行优化，以提升深度估计的精度。实验结果表明，提出的方法在量化指标上优于现有的方法。同时，在绝对深度测量实验中，提出的方法能实现高精度的测量。
边框角相关 加权融合 光场成像 深度估计 side window angular coherence weighted fusion light field imaging depth estimation
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 航天科工微电子系统研究院有限公司, 四川 成都 610213
在自适应板条固体激光器光束净化研究中,基于最小二乘法的传统自适应光学系统以斜率残差平方和最小为校正目标。当激光器光束的波前畸变无法被变形镜完全补偿且补偿后仍然有大量的波前残差时,斜率残差平方和最小不能等效于光束质量最优值,因此该方法只能获得系统的次优解。针对此问题,提出一种新颖的自适应光学校正方法。该方法以提高光束质量为目标,根据波前畸变以及变形镜的校正能力,使用优化算法对波前传感器的标定位置进行优化,再使用传统自适应光学系统进行像差补偿。仿真结果表明,相较于未进行标定优化的传统自适应光学系统,使用该方法可以在变形镜校正能力有限的情况下有效提升自适应光学系统的校正效果。
自适应光学 像差补偿 板条固体激光器 标定优化 中国激光
2021, 48(23): 2305001
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200273
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 电子科技大学光电科学与工程学院, 四川 成都 610054
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
4 中国科学院大学, 北京 100049
单帧远场图像重构波前像差的方法在结构简便性方面有独特的优势。然而, 传统的基于单帧远场图像的波前重构算法存在多解问题, 算法收敛过程容易陷入停滞。本文在分析单帧相位反演方法的多解问题成因的基础上, 提出了一种基于 Walsh函数的二维离散相位调制的波前重构方法。此种方法可以有效地打破近场波前的对称性, 解决多解问题。仿真结果表明, 该方法只需一个远场图像就可以精确地重建波前像差。
相位反演 像差 远场 二维离散调制 phase retrieval aberration far-field two-dimensional discrete modulation
杨静静 1,2,3,***王帅 1,2,**文良华 1,2,4杨平 1,2[ ... ]许冰 1,2,*
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
衍射望远镜受限于衍射效率,其成像质量受到非成像级次衍射光的影响。针对这一问题,提出了一种基于噪声自适应估计的块匹配三维协同滤波图像复原算法。首先通过主成分分析法估计出模糊图像的噪声方差,然后结合已知的点扩展函数,通过所提算法复原出清晰图像。搭建衍射望远镜成像系统并开展实验研究。数值仿真和实验结果表明,所提算法使得复原图像调制度相比退化图像提高了3.58倍,能有效改善复原图像的细节,利于暗弱目标成像。所提算法为衍射望远镜系统对暗弱目标进行高对比度成像提供了一种有效的路径。
成像系统 望远镜 去卷积 二元光学 非相干光学成像 块匹配三维协同滤波去噪 光学学报
2020, 40(14): 1411005
孔庆峰 1,2,3,4王帅 1,3,*杨平 1,3,**林海奇 1,3,4[ ... ]许冰 1,3
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 电子科技大学光电科学与工程学院, 四川 成都 610054
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
4 中国科学院大学, 北京 100049
电荷耦合器件(CCD)的测量精度是影响波前复原精度的主要因素。受相机制造工艺的限制以及环境的影响,不可避免地会采集到噪声数据,从而影响低信噪比、高空间频率图像信息的采集。为了降低噪声对波前复原的影响,提出了一种基于图像补偿的改进相位差波前传感器。先在CCD相机的正常曝光时间和饱和曝光时间下分别采集两幅图像;然后融合成一幅包含准确高空间频率和低空间频率光强信息的图像。在相同信噪比下,对改进的相位差波前传感器和传统的相位差波前传感器进行了仿真。结果表明,改进的相位差波前传感器的波前反演精度有显著提高。最后通过实验进一步验证了该方法的有效性。
相位差波前传感器 像差 信噪比 曝光时间 动态范围 激光与光电子学进展
2020, 57(12): 121103
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
为提升光腔衰荡高反射率测量技术的精度,提出了一种基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量方法。该方法在耦合光腔衰荡系统中引入衰荡腔腔内模式监测模块,以腔内运行模式为判据寻找初始腔和测试腔耦合效率一致的状态,从而实现更高的测量精度。实验结果表明:在确保腔内模式处于基横模状态时,初始腔和测试腔腔内的等效损耗降低值几乎一致;对于同一高反射率待测样片,该技术对比传统方法可实现10.0%~27.1%测量精度的提升。
测量 光腔衰荡技术 高反射率测量 耦合光腔衰荡技术 基横模
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
