作者单位
摘要
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 中国科学院大学,北京 100049
针对较强天光背景下基于暗弱钠导星的大气波前畸变像差实时探测需求,本文提出了一种综合滤波的主动式波前探测技术,完成了对该技术的理论分析、参数设计及探测能力预估,并将该技术应用于传统哈特曼波前探测器,开展了基于钠导星的大气波前畸变像差探测实验。在约10 W/(m2·sr)的天光背景条件下,实现了基于钠导星同步采样大气波前畸变像差的实时探测。本工作对实际钠导星自适应光学系统应用的工作时段扩展进行了有益尝试。
自适应光学 钠导星 天光背景 波前探测 
中国激光
2024, 51(8): 0804002
王宁 1,2,3朱里程 1,2,**葛欣兰 1,2,3高泽宇 1,2[ ... ]杨平 1,2,*
作者单位
摘要
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
自适应光学(AO)技术是一种能够补偿大气湍流的有效手段,但由于存在系统固有时延,变形镜(DM)上的补偿波前滞后于实测畸变波前,导致AO技术对高时间频率大气湍流的校正效果明显下降。因此,开展大气湍流前向预测研究对于抵消AO系统固有时延、提升系统校正带宽具有重要的研究意义和应用价值。本文提出了一种基于注意力机制的AO波前时空预测网络,该网络同时考虑了大气湍流的时间与空间特征,可通过连续6帧先验波前斜率信息预测未来第2帧的波前斜率。在具有两帧延迟的AO系统仿真中,所提预测网络使得波前校正残差均方根(RMS)下降了约40%,并且在不同的大气湍流强度下均表现出稳定的预测精度,预测残差RMS仅为真实畸变波前RMS的5.00%。最后使用1 km激光大气传输系统采集的实验数据进行了测试,验证了开环斜率预测网络的有效性。
自适应光学 时延误差 注意力机制 波前预测 
中国激光
2024, 51(6): 0605001
作者单位
摘要
大连理工大学光电工程与仪器科学学院,辽宁 大连 116024
超分辨荧光显微镜突破了传统荧光显微镜的分辨率限制,使得人们能够在纳米量级分辨率下观察细胞和组织样品,极大地推动了生命科学的发展。在这一技术中,仪器和样品引入的像差均会导致空间分辨率降低,进而导致成像质量恶化。为此,人们引入了自适应光学技术,通过直接或间接的手段探测像差,再通过波前校正元件来校正像差,从而获得高质量的超分辨图像。本文介绍了自适应光学的起源与工作原理,总结了其在超分辨荧光显微镜中的应用,并展望了其未来的发展前景。
显微 荧光显微镜 超分辨 自动与自适应光学 像差补偿 波前传感 
中国激光
2024, 51(3): 0307104
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
自适应光学校正系统的主要功能是校正入射光的波前失真和补偿波前畸变,为了测量自适应光学系统的波前误差,采用非球面技术研制了一种工作波长为1 030 nm的波前检测装置。装置能够探测通光口径为200 mm×80 mm的大尺寸近红外矩形光束的波前,系统的中心视场PV值为0.123 λ,RMS值为0.036 1 λ,成像质量良好。在光学设计的基础上完成了结构设计,并在实验室环境下对该装置进行了组装和测试。测试结果表明,装置的光学参数和机械参数均满足设计的指标要求,可以完成自适应光学系统的波前检测任务。
自适应光学 矩形光束 波前检测装置 结构设计 adaptive optics rectangular beam wavefront detection device structural design 
应用光学
2023, 44(5): 943
作者单位
摘要
1 中南大学 物理学院,长沙 410083
2 深圳北理莫斯科大学 材料科学与工程学院,深圳 518172
大气湍流引入的波前畸变导致相干合成涡旋光束质量劣化,需进行波前畸变校正。基于相干合成涡旋光束光场分布的角向不变性,通过像清晰度函数提取明暗干涉条纹区域的总光强,构建角向条纹对比度评价函数,将评价函数应用于随机并行梯度下降算法,可以实现单环以及双环阵列结构的相干合成涡旋光束波前畸变自适应校正。仿真实验结果表明,相较于光强相关系数等传统评价函数,以角向条纹对比度作为评价函数的随机并行梯度下降算法具有校正性能好、收敛速度快的优点。此外,单环和双环结构相干合成涡旋光束的波前校正结果均验证了角向条纹对比度作为相干合成涡旋光束评价函数的有效性及优势。
自适应光学 涡旋光束 角向不变性 评价函数 随机并行梯度下降算法 Adaptive optics Vortex beam Angular invariance metric function SPGD algorithm 
光子学报
2023, 52(12): 1201003
作者单位
摘要
1 江苏海洋大学 电子工程学院,连云港 222005
2 金陵科技学院 网络与通信工程学院,南京 211169
将龙格-库塔优化器用于无波前探测自适应光学系统,提出基于RUN的自适应光学控制方法。以61单元变形镜为波前校正器件,不同湍流强度下的畸变波前为校正对象,建立基于RUN优化算法的自适应光学系统模型。对比分析基于RUN、PSO、DEA和GA等算法的波前校正效果、校正速度和局部极值。结果表明,相比基于粒子群优化算法、差分进化算法和遗传算法的自适应光学系统,在取得相同校正效果时,基于RUN优化算法的波前校正系统在不同湍流条件下的校正速度均提高三倍以上,且RUN算法不易陷入局部极值。研究结果可为基于RUN优化算法的波前校正系统的实际应用提供理论基础。
自适应光学 控制算法 龙格-库塔优化器 变形镜 波前校正 Adaptive optics Control algorithm RUNge Kutta optimizer Deformable Mirror Wavefront correction 
光子学报
2023, 52(11): 1111004
作者单位
摘要
1 河海大学地球科学与工程学院,江苏 南京 211100
2 自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室,上海 200063
3 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室,广东 深圳 518034
三维点云边缘提取算法已被广泛用于海岸线的提取中。相较于海岸线,河岸线存在高程变化大、易被树木遮挡等问题,将海岸线提取算法直接应用于河岸线提取存在较多的局限性。本文提出了一种基于线扫描激光点云的复杂环境下河岸线精确提取的方法,实现了河流岸线高程不一致、河岸被树冠遮挡情况下河岸边缘点的精准提取。设计了一种自适应高程阈值动态调整方法,通过对高程进行实时统计,使得高程阈值能够自适应地变化并克服树木遮挡造成的岸线不连续的问题,以此获取更加真实的岸线信息。同时,将法向渐变作为约束条件,能在实现对提取的边缘点云滤波的同时构造出完整、平滑的河岸矢量线。最后,利用真实无人机载激光雷达数据验证了本文所提方法的有效性和精度。本文方法获取的岸线与真实岸线的均方根误差分别为0.2018 m和0.2675 m,本文方法获取的河岸线具有较高的完整性。本研究为复杂情况下的河岸边缘提取提供了一种高效精确的方法。
自适应光学 三维激光点云 断点分析法 动态阈值 法向渐变约束 河流岸线提取 
中国激光
2023, 50(23): 2309001
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050
压电陶瓷是自适应光学系统中的核心器件变形镜的主要作动元件,其性能的好坏直接影响变形镜甚至自适应光学系统校正能力。开展了加载电压为±350 V、外形尺寸为5 mm×5 mm×38 mm的抗拉可压型压电陶瓷的性能测试,包括位移、迟滞、电容、阻抗和热膨胀系数等,对压电陶瓷的抗拉能力进行了考核,获得三个样品抗拉能力均大于250 N。采用疲劳测试仪对同批次生产的压电陶瓷进行疲劳试验,在此过程中获得了压电陶瓷的压电效应并对试验数据进行了分析,最后对5#样品进行了1 000万次疲劳试验(±150 N@5 Hz正弦载荷),试验后压电陶瓷的位移减小约5%,其他指标变化较小。通过抗拉能力测试和疲劳试验,初步考核了该型压电陶瓷的抗拉压特性和疲劳特性以及压电陶瓷的使用寿命,为变形镜的研制提供一定的数据支撑。
压电陶瓷 自适应光学 变形镜 疲劳特性 压电效应 piezoelectric ceramics adaptive optics deformable mirror fatigue characteristics piezoelectric effect 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 101007
胡立发 1,3姜律 1,3胡启立 2徐星宇 1,3[ ... ]俞琳 1,3
作者单位
摘要
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 光电对抗测试与评估重点实验室, 河南 洛阳 471003
3 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
为了满足小型化自适应光学系统校正波前畸变的需求,基于系统理论分析设计了一种使用微型音圈驱动器的变形镜。使用电磁理论和有限元方法优化了微型音圈驱动器的结构参数。从热变形、共振频率、耦合系数等多个参数的角度对变形镜进行了优化。最后根据影响函数完成了波前拟合和残差计算。优化后的69单元紧凑型音圈变形镜具有大相位调制量、良好的热稳定性,第一共振频率为2220 Hz。对于PV值为1 µm的前35项泽尼克模式,紧凑型音圈变形镜的拟合残差均小于30 nm。对于复杂随机像差,紧凑型VCDM能够将波前RMS降至原来的10%以下。结果表明,与传统的音圈变形镜相比,紧凑型音圈变形镜具有更高的波前拟合精度。高性能、低成本的紧凑型音圈变形镜在视网膜成像和机载成像系统中具有良好的应用前景。
自适应光学 变形镜 音圈驱动器 多参数分析 adaptive optics deformable mirror voice coil actuator multiparameter analysis 
中国光学
2023, 16(6): 1463
作者单位
摘要
华北理工大学电气工程学院,河北 唐山 063210
光学多孔径共相综合是获得高分辨率成像的有效方法。针对子孔径间的活塞误差,提出一种基于干涉图像清晰化的校正方法。在理论分析的基础上,建立数值仿真模型,分析所提方法的校正范围和误差。结果表明,在复色光情况下,对于小于相干长度的活塞误差,以远场干涉图像的清晰度为目标函数、0.5个中心波长的整数倍为扰动步长,采用双边扰动梯度下降算法进行迭代优化,能够实现活塞误差的高精度闭环校正。
自适应光学 活塞误差 校正 像清晰化 合成孔径 
激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2012001

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