变形镜像差拟合能力的有限元仿真

为了研究变形镜对于Zernike多项式像差模式的拟合能力,利用有限元仿真方法,建立了两种不同单元排布方式的变形镜有限元模型.通过给促动器施加理论位移,进行了仿真分析.结果指出了不同的促动器排布方式与像差拟合能力之间的关系,同时表明57点促动器密布的排列方式已经能校正像差到λ/20甚至更小,验证了促动器对变形镜"印透效应"等的影响.

基于Zernike多项式的人眼波前像差拟合算法

采用改进的Gram-Schmidt正交化法对矛盾方程的广义增广矩阵进行正交三角化,导出求解基于Zernike多项式的人眼波前像差拟合系数的算法。通过拟合给定模式系数和一般数学波面两种方式对算法进行了验证。验证结果表明,该算法与直接构造法方程组解法的计算精度相当。避免了因构造法方程组而引入的计算误差,易于编程,是一种比较理想的求解Zernike多项式拟合系数的算法。

腔内扰动对虚共焦腔模式的影响及Zernike像差拟合

为实现高功率或高能激光器输出良好的光束质量和能量,分析了腔内像差扰动对非稳腔模式的影响,采用数值迭代法理论计算了腔内倾斜扰动对无源虚共焦非稳腔输出模式强度和相位分布的影响,并采用 Zernike 模式法对光束相位进行了像差拟合分解,得到了前35阶像差系数,通过进一步计算得到点扩散函数和环围能量曲线等,从而全面了解输出光束质量。结果表明,对小菲涅耳数虚共焦型非稳腔,腔内倾斜扰动不仅带来输出光强分布的不均匀性,且对相位分布有明显的影响,使相位中的一些高阶 Zernike 像差如 A_3,A_7和 A_(10)等增大。计算结果对研究高能激光器腔内像差校正有一定参考意义。

双压电片变形镜的人眼像差拟合能力分析

针对三种不同空间分辨率的双压电片变形镜(BimorphDM),采用仿真实验分析其对3～35项Zernike静态像差和实际人眼(包括疾病人眼)像差的拟合能力。实验表明,Bimorph变形镜特别适用于校正低阶像差,拟合误差小于0.15,随着空间分辨率的增加,Bimorph变形镜对Zernike像差和人眼像差的拟合能力总体表现为增强的趋势,其中,35单元的Bimorph变形镜的像差拟合能力最优,对前20项Zernike像差的拟合误差稍优于传统分立式压电变形镜。通过对Bimorph变形镜像差拟合能力的实验分析,为人眼视网膜高分辨率系统的Bimorph变形镜选型提供了分析方法,也为进一步提升Bimorph变形镜的像差校正能力奠定了研究基础。

基于驱动器位置相位校正的变形镜控制算法

快速准确地获得变形镜各驱动器应加载的电压是自适应光学波前相位控制算法的核心研究内容。基于驱动器位置波前相位特征计算驱动器应加载的电压可以大幅降低数据计算量和收敛步数,有利于实现变形镜的高速实时控制且达到波前控制的精度要求。利用该算法建立神光Ⅱ升级激光装置45驱动单元变形镜控制的计算模型,对第2～36项泽尼克(Zernike)多项式像差[峰谷(PV)值为2μm]逐项进行拟合的结果显示,收敛步数在9次以内驱动器位置相位控制精度即可达到0.01μm。面形拟合结果显示该变形镜可对前15项泽尼克多项式像差进行有效控制,满足神光Ⅱ升级激光装置对光束波前相位控制的要求。