【技术实现步骤摘要】
快速全局解耦的液晶变形镜自适应光学系统波前控制算法
[0001]本专利技术涉及一种控制算法，具体涉及一种快速全局解耦的液晶变形镜自适应光学系统波前控制算法。
技术介绍
[0002]自适应光学(AO)是一种补偿波前像差的有效技术，已广泛用于基于地面的大口径望远镜，例如超大望远镜(VLT)，Gemini，Kect和Subaru等。但是，由于变形镜(DM)的执行器数量有限，几乎所有的大口径望远镜都在红外波段工作。由于波长越短，望远镜的衍射极限分辨率越高，并且高灵敏度成像相机在可见波段也是最成熟的，因此在天文和空间目标观测领域针对可见波段的AO系统的实现，将带来更多的突破。所以需要AO系统来同时补偿可见光波段中的大行程和高空间频率像差。对于单个DM，不能同时获得较大的行程和较高的空间频率，这是由于受到制造技术的限制。因此，具有两个DM的高低阶(W
‑
T)AO系统是实现此目标的有效方法。最著名的是5.1m Hale望远镜上的PAL M
‑
3000AO系统，其中包含两个分别带有241和3388个驱动器...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快速全局解耦的液晶变形镜自适应光学系统波前控制算法，其特征在于，包括以下步骤：所述控制方法通过全局解耦控制矩阵同时计算LC和DM的命令向量；所述全局解耦控制矩阵是由本征模正交基和约束矩阵构成；所述本征模正交基是从DM的响应矩阵中得出的，用于选择性地将大行程低阶像差分配给DM，将剩余像差分配给LC；所述约束矩阵是从LC响应矩阵投影到DM本征模正交基基础上得出的，用于约束LC生成与DM的交叉耦合面型。2.根据权利要求1所述的快速全局解耦的液晶变形镜自适应光学系统波前控制算法，其特征在于，所述控制算法具体包括以下步骤：(1)、变形镜本征模正交基的构建在LC
‑
DMAO系统中，LCR
LC
(2n
×
m
LC
)和DMR
DM
(2n
×
m
DM
)的响应矩阵是通过Shark
‑
HartmannWFS测量的，其中，n是有效子孔径的数量，m
LC
是LC校正的Zernike模式的数量，m
DM
是DM执行器的数量；波前像差的斜率g(2n
×
1)由LC和DM补偿，可以写为：g＝R
LC
v
LC
+R
DM
v
DM
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，v
LC
是驱动LC的Zernike系数，其维度是m
LC
×
1；v
DM
是用于驱动DM的电压矢量，其维度是m
DM
×
1；其次，基于DM的斜率响应矩阵进行像差分布，计算执行器之间的耦合矩阵C(m
DM
×
m
DM
)：C(i,j)＝C(j,i)＝D
‑1∫
D
R
DM(i)
R
DM(j)
dxdy
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，D是DM的孔径；然后，对耦合矩阵进行奇异值分解；C＝USU
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，S(m
DM
×
m
DM
)是由矩阵C的奇异值组成的对角矩阵，而U(m
DM
×
m
DM
)是由矩阵C的特征向量形成的对称矩阵；DM的本征模是矩阵U和响应矩阵R
DM
的线性组：其中，m(m
DM
×
1)是第i个本征模；DM的斜率响应g
DM
(2n
×
1)可描述为：g
DM
＝M
·
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，m(m
DM
×
1)是本征模系数，是DM的本征模响应矩阵，它们相互正交，并且DM本征模的空间频率根据模式从低到高排列；然后，使用本征模系数来表示DM响应矩阵，其中是第i个执行器响应的本征模向量；因此，公式(5)可以改写为：其中，可以用计算，M
+
是M的伪逆矩阵；被定义为本征模正交基；然后使用对角矩阵I
N
(m
DM
×
m
DM
)选择性地分配DM的像差；
(2)、LC
‑
DM波前全局解耦过程剩余的波前像差g
LC
(2n
×
1)将通过LC进行补偿，并可以通过公式(10)进行求解；其中，I是2n
×
2n的单位矩阵；为了防止LC产生已由DM...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉坤，张杏云，穆全全，李大禹，宣丽，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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