中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
对于自适应光学系统, 液晶波前校正器是一个非常有前景的波前校正器件。传统的向列相液晶波前校正器的主要缺点是偏振依赖和工作波段窄。采用了基于偏振分束器的开环光路设计和优化的能量分割方法来分别解决上述问题。结果显示, 开环光路非常适合于液晶波前校正器, 且新颖的能量分割方法显著提高了液晶自适应光学系统的探测能力。
开环 自适应光学 液晶波前校正器 open loop adaptive optics liquid crystal wavefront corrector 红外与激光工程
2016, 45(4): 0402002
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
液晶波前校正器作为一种高单元密度的新型波前校正器件,通过相息图的衍射可以轻松实现十微米的波前位相校正量.因此,基于液晶波前校正器的自适应光学(LCAO)系统是21世纪天文观测领域非常有希望普及的系统.但是液晶波前校正器存在响应速度慢(>10 ms)、能量利用率低的双重问题,国际上一直处于探索研究中.本课题组不但解决了能量问题,而且在速度方面不断取得进步,所研制的LCAO系统与123 m口径望远镜连接,清晰观测到土星及其环绕的光环带,分辨出48和55视星等的α-Com双星,成像分辨率达到1.8倍衍射极限分辨率;目前系统延迟时间只有2 ms,可以说已达到工程应用水平,在装备8～10 m级大口径天文学望远镜方面极具应用潜力.
液晶波前校正器 自适应光学 望远镜 liquid crystal wavefront corrector adaptive optics telescope
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春130033
2 中国科学院大学，北京 100049
从自适应光学应用的角度，对液晶波前校正器的过驱动矩阵的测量方法进行了系统研究。对量化级次和延迟时间进行了优化，最优量化级次为32级，最优延迟时间为14帧。最后，在延迟时间为14帧时，测量了液晶波前校正器的过驱动矩阵和终到位相矩阵，并对中等强度大气湍流进行了仿真校正，仿真计算结果与理论预期吻合得很好，表明测量方法可行。
液晶波前校正器 自适应光学 过驱动矩阵 终到位相矩阵 liquid crystal wavefront corrector adaptive optics overdriving matrix terminal phase matrix
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点研究室，江苏 苏州 215163
为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像，解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题，对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案，避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失; 在光路中加入可变视场光阑，利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场; 使用脉冲光照明的方案减小曝光量; 通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法，提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高; 高分辨率眼底成像视场直径从200 μm扩大到500 μm; 曝光量减小到原来的1/2~1/3; 对前期难以获得清晰成像的样本，取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。
自适应光学 液晶波前校正器 视网膜成像 开环 大视场 adaptive optics liquid crystal wavefront corrector retinal imaging open-loop large field observation
1 大连民族学院 光电子技术研究所, 大连116600
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
为了对畸变波前进行精确校正,研究了液晶波前校正器在不同灰度级之间的动态位相响应特性, 准确确定其响应时间。首先给出液晶波前校正器的响应时间和位相变化的检测方案。然后检测了液晶波前校正器在0和255灰度级之间的上升和下降时间, 分别为7 ms和11 ms。在保证校正精度的条件下, 对该位相曲线采取λ/10的误差截断, 使上升和下降时间分别减少到4 ms和6.8 ms。最后, 研究了各灰度级依次上升到255和从255再以次回落到各灰度级的动态响应时间。结果表明, 各灰度级的上升时间在2~5.2 ms之间变化, 下降时间在3.66~8.74 ms之间变化, 且无论是上升还是下降, 150和255灰度级之间转换速度最快, 在255灰度级邻近的灰度响应速度最慢, 且响应时间长于0和255灰度之间的响应时间。因此, 在波前校正中, 须以255灰度邻近的灰度级中最长的响应时间作为液晶波前校正器的响应时间, 以确保波前校正精度。
液晶波前校正器 位相 响应时间 动态 liquid crystal wavefront corrector phase response time dynamic
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 济源市教师进修学校 物理教研组，河南 济源 454650
概述了中科院长春光学精密机械与物理研究所(长春光机所)在液晶自适应光学方面的研究进展。针对液晶自适应光学技术存在的能量利用率低和校正频率慢的两大国际难题，液晶自适应光学研究组采取了一系列有效措施，不但攻克了能量利用率低的难题，且在校正频率方面也取得了质的飞跃。目前，系统能量利用率已从最初的5%提高到85%，基本和变形镜自适应光学系统的能量利用率相当; 校正频率也从5 Hz提高到140 Hz，接近了校正大气湍流的实用化水平。利用该研究成果，分别研制了针对中科院国家天文台2.16 m望远镜和长春光机所1.2 m望远镜的液晶自适应光学系统并对恒星进行了有效校正，使1.2 m望远镜对恒星的分辨能力提高至约3倍衍射极限。
自适应光学 液晶波前校正器 校正频率 大气湍流 adaptive optics liquid crystal wavefront corrector correction frequency atmospheric turbulence
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，长春 130033
2 济源职业技术学院,河南，济源 454650
研究了液晶分子排列对哈特曼波前探测器探测及闭环校正的影响.首先分析了分子排列对液晶校正器产生漏光强度的影响.详细探讨了在闭环校正过程中漏光对波前探测及校正准确度影响，当漏光比为40%时，产生的探测偏离误差为0.4；对于8%的漏光比，探测误差仅为0.08，可以忽略.最后分别做了扭曲和平行排列液晶校正器对静态畸变的闭环校正实验.对于漏光比为40%的扭曲液晶校正器，校正前后的PV和RMS值分别为：1.11 μm、0.25 μm和1.08 μm、 0.24 μm，说明漏光对闭环校正产生了严重影响.对于漏光比为8%的平行排列液晶校正器，通过闭环校正，波前的PV和RMS分别从1.58 m和0.22 m降到0.095 m和0.03 m，同时获得清晰的光纤束的像.结果表明，如果能够控制液晶波前校正器的漏光占总光强的比在8%以下，则可以获得高校正准确度.
光学器件 自适应光学 分子排列 液晶波前校正器 Optical devices Adaptive optics Alignment of molecule Liquid crystal wavefront corrector
