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专利号: 2019103567878
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自适应光学模拟动态波前校正装置,其特征在于,包括接收天线(3),所述接收天线(3)沿光路依次设置有准直镜(4)、扩束系统(5)和分光棱镜(6),所述分光棱镜(6)沿反射光路设置有波前校正器(7),所述分光棱镜(6)沿折射光路依次设置有缩束系统(8)和波前传感器(9),所述波前校正器(7)连接有计算机。

2.如权利要求1所述的一种自适应光学模拟动态波前校正装置,其特征在于,所述扩束系统(5)包括平凸透镜L1和凸平透镜L2,所平凸述透镜L1和凸平透镜L2同轴设置,所述平凸透镜L1的直径尺寸小于凸平透镜L2,所述平凸透镜L1位于靠近接受天线(3)处。

3.如权利要求1所述的一种自适应光学模拟动态波前校正装置,其特征在于,所述缩束系统(8)包括平凸透镜L3和凸平透镜L4,所述平凸透镜L3和凸平透镜L4同轴设置,所述平凸透镜L3的直径尺寸大于凸平透镜L4,所述平凸透镜L3位于靠近分光棱镜(6)处。

4.如权利要求1所述的一种自适应光学模拟动态波前校正装置,其特征在于,所述波前校正器(7)由变形镜和变形镜控制箱组成。

5.一种自适应光学模拟动态波前的校正方法,其特征在于,基于权利要求4所述的一种自适应光学模拟动态波前校正装置进行校正,具体按照以下步骤实施:步骤1、接收天线(3)接收动态畸变波前后,输出动态畸变波前,接收天线输出的动态畸变波前依次穿过准直镜(4)、扩束系统(5)和分光棱镜(6)后,分光棱镜(6)反射动态畸变波穿过前波前校正器(7)输入至计算机中;分光棱镜(6)折射的动态畸变波穿过缩束系统(8)传至波前传感器(9);

步骤2、通过计算机采用ACE软件进行波前传感器和波前校正器的标定,利用波前传感器(9)采集的数据,建立控制电压和测量波前泽尼克(Zernike)系数的影响函数矩阵;

随机设定波前的一组参考Zernike系数值,指定优化参数值以及波前校正器(7)的初始电压值;

步骤3、利用步骤2得到的控制电压和测量波前泽尼克(Zernike)系数的影响函数矩阵、参考Zernike系数值、优化参数值、波前校正器(7)的初始电压值和当前波前传感器(9)采集的数据,通过迭代算法更新波前校正器的控制电压;

步骤4、将更新后的控制电压信号加载到变形镜的各个驱动上;

步骤5、将更新后的控制电压作为初始电压,重复步骤3至步骤4,观察计算机ACE软件的波前峰谷值和波前均方根值,进行动态模拟波前的实时校正,直至被测波面相对与参考波面偏差的峰值与谷值之差小于1.02λ,被测波面相对与参考波面的各点偏差的均方根值小于0.28λ时,停止操作,完成动态模拟波前的实时校正。

6.根据权利要求5所述的一种自适应光学模拟动态波前校正方法,其特征在于,所述步骤2中建立控制电压和测量波前泽尼克(Zernike)系数的影响函数矩阵的具体步骤如下:步骤2.1,指定推拉总次数m,采集次数n以及有效驱动电压大小,驱动器序列数初始为

1;

步骤2.2,针对第一个驱动器发送正单位有效驱动电压,其余驱动器均发送0单位的驱动电压;

步骤2.3,通过波前传感器采集n组此时的Zernike系数值,求和再取平均,获得第一个驱动器一次正推拉所对应的Zernike系数值;

步骤2.4,针对第一个驱动器发送负单位有效驱动电压,其余驱动器均发送0单位的驱动电压;

步骤2.5,通过波前传感器采集n组此时的Zernike系数值,求和再取平均,获得第一个驱动器一次负推拉所对应的Zernike系数值;

步骤2.6,根据步骤2.3、2.5所获的Zernike系数值进行做差,再除以2倍的有效驱动电压值,即可获得第一个驱动器与Zernike系数值之间的影响函数;

步骤2.7,将第一个驱动器的Zernike影响函数存入Zernike影响函数矩阵的对应列当中;

步骤2.8,按照驱动器排序,依次替换步骤3.2和步骤3.4当中的第一个驱动器,每更换一次驱动器,重复步骤3.2至步骤3.7获得该驱动器与Zernike系数值之间的影响函数;

步骤2.9,将各个驱动器与Zernike系数值之间的影响函数按照对应顺序排列,构成Zernike影响函数矩阵。

7.根据权利要求5所述的一种自适应光学模拟动态波前校正方法,其特征在于,所述步骤3的具体按照以下步骤实施:步骤3.1,设定参考Zernike系数值,并指定初始驱动电压值为0;

步骤3.2,指定优化参数α,β的大小,将α和β代入公式计算参数Q和L,其中Q=(MTM+αI+β-1 T T -1 TI) (MM+βI),L=(MM+βI) M,M为zernike影响函数矩阵,I为单位矩阵;

步骤3.3,通过波前传感器采集当前波前Zernike系数值;

步骤3.4,通过将参考Zernike系数值和通过波前传感器采集到的当前波前Zernike系数值做差获得Zernike系数误差ek;

步骤3.5,将步骤2当中测得的Zernike影响函数矩阵以及步骤3.1,步骤3.3,步骤3.4当中所获值代入迭代公式,计算需要施加到驱动器上的控制电压Uk+1=Q(Uk+Lek),UK为此时刻电压值;

步骤3.6,记录此时的控制电压,作为下一次驱动电压计算时的上一次电压值电压值Uk=Uk+1。