基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究

针对液晶空间光调制器控制单元数多,直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问题,将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射,极大地减小了优化维数,有效地提高了计算效率。引入单纯形算法,通过使设计的性能指标达到最优,得到最佳的Zernike多项式,实现了精确的波前畸变补偿。针对传统的单纯形算法易收敛于局部极点,无法实现全局最优的特点,对单纯形算法进行了改进,仿真结果表明,改进后的算法可以通过强制初始化达到全局最优,同时分析了各种改进算法的特点,为实际应用提供了依据。

变形镜受热变形引起的波前畸变仿真及补偿

针对变形镜自身受强激光辐照后热变形问题,利用ANSYS的多物理模型建立了变形镜的热机械模型并进行了计算。针对受强激光辐照后变形镜吸收了部分热量并产生了0.9μm的变形量,根据该变形镜热畸变分布特征,提出了一种利用补偿镜对热畸变进行补偿的方法,即在一个薄型镜面背后用一些约束头固定构成补偿镜,放置在变形镜的后续光路中。约束头在补偿镜上的位置与极头在变形镜上的位置对应错开分布。对三种不同形状约束头的补偿镜进行了计算,补偿后综合变形量降低到0.35,0.32和0.40μm。利用光束传输因子(BPF)对理想光束通过补偿镜后的效果进行评价,结果表明通过三种补偿镜后BPF值从0.906提高到了0.966,0.971和0.957。进一步的计算表明,补偿效果受约束头尺寸的影响较小。

利用液晶电视的位相调制特性补偿畸变波前

分析了液晶电视(LCTV)的位相调制特性,采用将液晶电视和能产生台阶波前畸变的位相物体同时置于环路径向剪切干涉(CRSI)装置入射光路中的方法,在液晶电视屏上输入可产生畸变波前对应的互补波前的灰度图。实现了台阶结构畸变波前的补偿。

一种改进的全局耦合的随机并行梯度下降算法

基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的自适应光学（AO）系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿波前畸变。传统的全局耦合的SPGD算法能够明显提高AO系统的收敛速度，但会降低系统的波前校正效果。针对传统算法的不足提出了改进方法：收敛前后期采用不同的电压优化控制方式。建立了SPGD AO成像系统的仿真模型，结果表明，与传统全局耦合SPGD算法相比，改进算法在收敛速度基本与前者相同的情况下，波前校正后焦平面成像光斑的斯特列尔比（SR）提高了0.14。