基于远场的高速自适应光学闭环控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于远场的高速自适应光学闭环控制方法，该方法利用的装置由远场采集模块，远场到波前复原模块，高压放大器和波前校正器模块组成，远场采集模块实时记录远场图像变化过程，波前复原模块根据当前帧远场光强分布和前一帧的远场光强分布复原波前，根据复原获得的波前信息驱动高压放大器控制波前校正器校正光路中的相差。采用单远场光强分布进行闭环控制，无需增加额外的远场信息，如离焦面上的远场光斑分布，可以简化光路结构，同时提高光能利用率；可以根据前后两帧远场确定入射波前的位相，特别是经过次数较少的自适应光学校正或输入像差较小的情况下，可以准确的获得像差数据，从而实现快速的对像差进行准确校正，实时性更强。

【技术实现步骤摘要】
基于远场的高速自适应光学闭环控制方法
本专利技术涉及一种波前闭环控制方法，特别是一种基于远场的高速自适应光学闭环控制方法。
技术介绍
自适应光学波前控制方法是自适应光学技术的一个重要组成部分。目前的自适应光学波前控制主要采用有：基于哈特曼波前传感器的控制方法、基于相位差(PD)远场的波前控制方法，以及基于四棱锥和曲率传感器等波前控制方法。与其他的波前测量方法相比，相位差控制方法具有更高的光能利用率，在天文、生物医学等需要较高光能量利用率的领域具有比较大的优势。基于单远场的自适应光学波前控制方法(无波前传感器自适应光学控制算法)在近些年有很大的发展，如随机梯度下降控制算法，遗传算法，蚁群算法等在自适应光学的应用，进一步拓宽了自适应光学在弱光领域的应用。然而，作为光能利用率最高的无波前传感器自适应光学控制算法在进行闭环控制过程中存在的主要困难是：闭环收敛速度慢，虽然近些年来提出的各种优化的无波前控制算法已经在不同程度的提高了闭环的收敛速度，如黄林海等在文献《Wavefrontsensorlessadaptiveoptics:agen本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于远场的高速自适应光学闭环控制方法，其特征在于：该方法利用的装置由远场图像采集模块(1)、波前复原模块(2)，高压放大器(3)和波前校正器模块(4)组成，该方法工作过程是：远场图像采集模块(1)采集第1帧远场光强变化图像，并将采集图像保存在计算机中；高压放大器(3)驱动波前校正器产生一个特定的波前分布，使远场光强分布产生变化，远场图像采集模块(1)采集第2帧远场光强变化图像，根据上述采集的两帧远场光强变化图像，波前复原模块(2)利用相位差波前复原算法迭代生成校正波前Φ

【技术特征摘要】
1.基于远场的高速自适应光学闭环控制方法，其特征在于：该方法利用的装置由远场图像采集模块(1)、波前复原模块(2)，高压放大器(3)和波前校正器模块(4)组成，该方法工作过程是：远场图像采集模块(1)采集第1帧远场光强变化图像，并将采集图像保存在计算机中；高压放大器(3)驱动波前校正器产生一个特定的波前分布，使远场光强分布产生变化，远场图像采集模块(1)采集第2帧远场光强变化图像，根据上述采集的两帧远场光强变化图像，波前复原模块(2)利用相位差波前复原算法迭代生成校正波前Φ1，并驱动高压放大器(3)使波前校正器模块(4)形成与校正波前Φ1互补的面型分布，最终得到经过第1次校正后的远场光强分布，远场图像采集模块(1)记录第3帧远场光强分布，利用当前帧远场光强分布和上一帧的远场光强分布以及互补的波前Φ1，结合相位差波前复原算法迭代产出校正波前Φ2，并驱动高压放大器(3)使波前校正器模块(4)形成与校正波前Φ2互补的面型分布，得到经过第2次校正后的远场光强分布，重复上述步骤，持续对动态变化的像差进行实时的校正。


2.根据权利要求1所述的基于远场的高速自适应光学闭环控制方法，其特征在于：所述的“一个特定的波前分布”指利用变形镜的单个或多个影响函数组成的波前分布。


3.根据权利要求1所述的基于远场的高速自适应光学闭环控制方法，其特征在于：所述的相位差波前复原算法，具体过程可以描述如下：
第一步，首先构造入射光瞳处的广义光瞳函数Pk(r)＝p(r)*exp[i(Ψk(r)+Φk(r))]，其中，r表示瞳面坐标，Ψk(r)表示光瞳处待测畸变波前的初始相位分布(一般假定为0)，Φk(r)表示光瞳处波前校正器产生的第k帧相位分布，p(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄林海，顾乃庭，田浩铭，
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