The invention discloses an adaptive optical device based on the intrinsic mode control of a prism wavefront sensor, which is composed of a tilting mirror (1), a deformable mirror (2), a first off-axis parabolic mirror (3), a second off-axis parabolic mirror (4), a spectroscope (5), an imaging lens (6), a detector (7), a modulating mirror (8), a focusing lens (9), a splitting prism (10), and a successor lens (11). The detector (12) and the wavefront processor (13) are used to obtain the transfer function matrix of the adaptive optical system by using the intrinsic mode of the pyramidal wavefront sensor, and the stability of the transfer function matrix is improved by mode filtering, thus effectively improving the closed-loop stability of the adaptive optical system based on the pyramidal wavefront sensor. The invention can select the correction effect of the system according to the actual situation. The present invention makes full use of the existing pyramid wavefront sensor device without additional optical devices.
【技术实现步骤摘要】
一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置
本专利技术涉及一种自适应光学装置,特别是涉及一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置。
技术介绍
自适应光学技术利用波前传感器实时测量入射波前畸变像差,通过波前控制器进行复原计算,反馈控制波前校正器进行波前畸变补偿校正,从而保证光学系统具有自动适应外界条件变化、始终保持良好工作状态的能力,因此在高分辨率成像观测、激光通信、人眼像差测量等领域具有重要应用。波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分,其用于对不断变化的波前畸变进行实时探测,因此是实现自适应光学系统稳定工作的核心器件。棱锥波前传感器作为一种新型的波前探测器件,相比传统的哈特曼波前传感器,其具有探测灵敏度高和空间采样率可调等优点,因此从1996年提出棱锥波前传感器概念(参考文献“Pupilplanewavefrontsensingwithanoscillatingprism”,JournalofModernOptics43,1996)以来,其已经在诸多望远镜的自适应光学系统中获得了成功应用。根据文献报道,棱锥波前传感器工作时通常采用Zernike模式法或者K-L模式法进行闭环控制,这些模式算法虽然能够对大气湍流进行比较好的描述,但是并没有对棱锥波前传感器的空间特征进行考虑,没有考虑测量噪声对模式复原过程的影响,而棱锥波前传感器测量过程不可避免会受到测量噪声的影响,这些噪声会造成复原模式之间的耦合效应,从而导致自适应光学系统的探测信噪比低和闭环不稳定等缺点。本专利技术采用棱锥波前传感器的本征模式进行闭环控制,保证了测量噪声对复原的各阶棱锥波 ...
【技术保护点】
1.一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置,其特征在于:由倾斜镜(1)、变形镜(2)、第一离轴抛物镜(3)、第二离轴抛物镜(4)、分光镜(5)、成像透镜(6)、探测器(7)、调制镜(8)、聚焦透镜(9)、分光棱锥(10)、后继透镜(11)、探测器(12)和波前处理机(13)组成,倾斜镜(1),变形镜(2),第一离轴抛物镜(3)和第二离轴抛物镜(4)构成的缩束系统,分光镜(5),成像透镜(6)和探测器(7)构成的远场成像系统,调制镜(8)、聚焦透镜(9)、分光棱锥(10)、后继透镜(11)和探测器(12)形成的棱锥波前传感器系统,该自适应光学装置工作前,利用变形镜驱动器影响函数重构矩阵的数值处理来获得基于棱锥本征模的闭环传递矩阵;该自适应光学装置工作时,波前处理机(13)根据探测器(12)获得的棱锥探测信号,结合已经获得的棱锥本征模闭环传递矩阵来计算求解本征模复原系数,根据该复原系数来得到控制倾斜镜(1)和变形镜(2)的控制电压,实现倾斜镜(1)对入射波前整体倾斜的校正和变形镜(2)对入射波前非整体倾斜高阶像差的校正,利用成像透镜(6)和探测器(7)构成的远场成像系统来获得校 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置,其特征在于:由倾斜镜(1)、变形镜(2)、第一离轴抛物镜(3)、第二离轴抛物镜(4)、分光镜(5)、成像透镜(6)、探测器(7)、调制镜(8)、聚焦透镜(9)、分光棱锥(10)、后继透镜(11)、探测器(12)和波前处理机(13)组成,倾斜镜(1),变形镜(2),第一离轴抛物镜(3)和第二离轴抛物镜(4)构成的缩束系统,分光镜(5),成像透镜(6)和探测器(7)构成的远场成像系统,调制镜(8)、聚焦透镜(9)、分光棱锥(10)、后继透镜(11)和探测器(12)形成的棱锥波前传感器系统,该自适应光学装置工作前,利用变形镜驱动器影响函数重构矩阵的数值处理来获得基于棱锥本征模的闭环传递矩阵;该自适应光学装置工作时,波前处理机(13)根据探测器(12)获得的棱锥探测信号,结合已经获得的棱锥本征模闭环传递矩阵来计算求解本征模复原系数,根据该复原系数来得到控制倾斜镜(1)和变形镜(2)的控制电压,实现倾斜镜(1)对入射波前整体倾斜的校正和变形镜(2)对入射波前非整体倾斜高阶像差的校正,利用成像透镜(6)和探测器(7)构成的远场成像系统来获得校正后的完善成像。2.根据权利要求1所述的一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置,其特征在于:棱锥波前传感器的本征模式传递函数矩阵通过驱动器影响函数对应的重构函数矩阵进行自相关运算、奇异值分解运算和滤波运算来生成。3.根据权利要求1所述的一种基于棱锥波前传感器本征模式控制的自适应光学装置,其特征在于:倾斜镜(1)用于实现入射波前畸...
【专利技术属性】
技术研发人员:王胜千,魏凯,饶长辉,
申请(专利权)人:中国科学院光电技术研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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