[发明专利]一种多波前校正器件的解耦控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多波前校正器件的高效解耦控制方法，适用于需要利用多个波前校正器件同时进行像差校正的自适应光学系统。

背景技术

多波前校正器件的高效解耦控制方法，其主要作用是在拥有多个波前校正器件的自适应光学系统中，同时控制多个波前校正器件对像差进行校正，并能够有效抑制多个波前校正器件之间校正效果的相互抵消，即能够抑制波前校正器件之间的耦合现象。

实现对大像差的高精度校正，是光学技术发展对自适应光学系统提出的迫切要求之一。在现有技术条件下制造出能够同时满足大行程量和高空间分辨率的波前校正器件较为困难。构建拥有多个波前校正器件的自适应光学系统，利用大行程、低空间分辨率的波前校正器件负责低阶像差校正，利用小行程、高空间分辨率的波前校正器件负责高阶像差校正，从而充分发挥不同类型波前校正器件的优势，是实现对大像差进行高精度校正的有效途径。在该类自适应光学系统中，能够对多个波前校正器件进行解耦控制的控制方法是系统设计的核心问题之一，近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。

迄今为止，国内外已见报道的多波前校正器件解耦控制方法主要可分为三类。第一类是通过分步控制多个波前校正器件工作实现像差校正的“两步法”(“Adaptive optics-optical coherence tomography：optimizing visualization of microscopic retinal structures in three dimensions”，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.24，No.5，2007，1373-1383)，美国加州大学戴维斯分校等相继搭建了基于“两步法”的双变形镜自适应光学系统，并在人眼像差校正领域取得了较好的实验效果。第二类是基于特定模式基分解，使不同波前校正器件分别校正特定模式像差的解耦控制方法，按照选用模式基的不同，主要有基于Zernike模式(“Double-deformable-mirror adaptive optics system for phase compensation”，APPLIED OPTICS，Vol.45，No.12，2006，2638-2642)、傅立叶模式(“Woofer-tweeter control in an adaptive optics system using a Fourier reconstructor”，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.25，No.9，2008，2271-2279)、小波模式(“Closed-loop control of a woofer-tweeter adaptive optics system using wavelet-based phase reconstruction”，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.27，No.11，2010，A145-A156)实现解耦的三种不同控制方法，中国科学院光电技术研究所、海森堡天文研究所等先后开展了相关领域的研究。第三类是直接通过数学处理在控制过程中抑制波前校正器件之间耦合的解耦控制方法，Victoria大学(“Distributed modal command for a two-deformable-mirror adaptive optics system”，APPLIED OPTICS，Vol.46，No.20，2007，4329-4340)、休斯敦大学(“A correction algorithm to simultaneously control dual deformable mirrors in a woofer-tweeter adaptive optics system”，OPTICS EXPRESS，Vol.18，No.16，2010，16671-16684)等先后进行了相关的仿真及实验研究。