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自適應(yīng)光學(xué)常用儀器介紹

發(fā)布時間:2021-02-01 09:36:38 瀏覽量:5389 作者:Paul

摘要

本文介紹了自適應(yīng)光學(xué)中常用的幾種關(guān)鍵器件胚膊,包括:哈特曼傳感器,橫向剪切干涉儀想鹰,波前分析儀澜掩,變形鏡及空間光調(diào)制器


正文


簡介


由三部分組成,光信號探測器刚陡,波前控制器惩妇,反饋控制株汉。反饋控制部分依據(jù)信號探測器得到的光束信號,反饋給波前控制部分歌殃,形成一

個閉循環(huán)電路乔妈。


光信號探測器

哈特曼傳感器

這是最為常見的一種探測器。在一個相機(jī)前面添加一組微透鏡陣列氓皱。當(dāng)光束經(jīng)過微透鏡陣列后路召,每個微透鏡將光束聚焦為一個點(diǎn)。根據(jù)

點(diǎn)的位移以及透鏡焦距計(jì)算得到光束的傳播方向波材。


哈特曼傳感器

恢復(fù)相位的方法有兩種股淡,一種是模型法,常見的模型是澤爾尼克波前模型廷区,他是在一個圓圈內(nèi)正交的唯灵。將每一項(xiàng)澤爾尼克系數(shù)的轉(zhuǎn)化到

斜率后,與哈特曼的斜率擬合隙轻,從而得到各項(xiàng)澤爾尼克的系數(shù)埠帕。




另一種是區(qū)域法,使用的模型有Fired(圖a)玖绿,Hudgin(圖b)和Southwell(圖c)三種模型敛瓷,Southwell模型中,每個微透鏡假設(shè)為一個相位點(diǎn)斑匪,他與鄰近相位為點(diǎn)的關(guān)系為斜率與距離的乘積呐籽。

區(qū)域法

橫向剪切干涉

相比于哈特曼,他將前面的微透鏡整列修改為0和pi的相位板秤标【回復(fù)的相位能通常分辨率更高。








波前控制器

變形鏡

連續(xù)型變形鏡

Alpao公司提供薄膜型的苍姜,連續(xù)表面變形鏡牢酵,每個驅(qū)動利用電磁的方式控制運(yùn)動。



變形鏡

分立式變形鏡

鏡面不在是連續(xù)的衙猪,有單獨(dú)的小鏡面組馍乙,每個單獨(dú)的鏡面可以做上下運(yùn)動,有些公司單獨(dú)鏡面可以做傾斜垫释。但是相對于連續(xù)的鏡面丝格,分

立式會有衍射光產(chǎn)生,效率偏低棵譬。


液晶空間光調(diào)制液晶空降光調(diào)制器显蝌,對于入射光需要線偏振光束。而且由于是像素組成的订咸,同樣也存在著衍射的現(xiàn)象曼尊。最后液晶相位

延遲是與波長有關(guān)的器件酬诀。


反饋控制

有模型的反饋

使用哈特曼傳感器測量得到的波前信息,將相位按照不同模式展開骆撇,展開的模式有Zernike模式瞒御,Lukosz模式,本征模式神郊。變形鏡模擬

各階的Zernike模式會存在誤差肴裙,但是本征模式是根據(jù)不同變形鏡產(chǎn)生的不同模式,不存在誤差涌乳,所以現(xiàn)在一些公司蜻懦,例如Alpao都是

使用本征模式,通過變形鏡的影響矩陣爷怀,計(jì)算得到控制矩陣阻肩,將相位信息與控制矩陣相乘后就能夠得到變形鏡需要的控制電壓。


無模型的反饋

現(xiàn)有的算法有模擬退火和并行梯度下降算法运授。給變形鏡隨機(jī)添加一個擾動烤惊,使用哈特曼傳感器,或者甚至使用一個光電探測器吁朦,得到這

個擾動對結(jié)果的評價(jià)柒室。依據(jù)評價(jià)給鏡面進(jìn)一步的擾動,一直這樣循環(huán)下去逗宜,知道穩(wěn)定的結(jié)果雄右。因?yàn)槭请S機(jī)擾動,所以需要不斷的迭代過

程纺讲,相比于有模型的反饋速度會慢一些擂仍。


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