分析了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實時模式復(fù)原算法的基本原理, 建立了一種新型的傳感器本征模復(fù)原算法。與常用的直接斜率法相比, 這種模式復(fù)原算法可以有效減小探測噪聲對復(fù)原計算過程的影響, 提高系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性和校正效果。在61 單元自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)上實現(xiàn)了這種模式復(fù)原算法, 并在實際大氣湍流中對傳感器本征模復(fù)原算法和直接斜率法進行了實驗對比研究。
在自適應(yīng)光學(xué)(AO ) 系統(tǒng)中, 根據(jù)波前探測器的子孔徑斜率信號計算傾斜鏡和變形鏡等波前校正器的驅(qū)動電壓信號的過程稱為波前復(fù)原[ 1 ]。常用的波前復(fù)原算法有區(qū)域法、直接斜率法[ 2～ 4 ]和模式法等。其中模式法的目的是通過選擇不同的模式基底函數(shù), 實現(xiàn)靈活方便的波前校正, 并提高系統(tǒng)在各種復(fù)雜工作環(huán)境下的校正效果[ 5～ 11 ]。但從國內(nèi)外文獻報道中發(fā)現(xiàn), 在實際應(yīng)用中采用模式復(fù)原算法的AO 系統(tǒng)較少[ 9～ 11 ]。這主要有以下兩個原因: 一是模式復(fù)原算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運算量大、調(diào)整因素多, 對實際系統(tǒng)的依賴性較強, 具體實現(xiàn)起來不如區(qū)域法或直接斜率法等便捷; 二是當(dāng)系統(tǒng)單元數(shù)足夠多時, 在大多數(shù)情況下用簡單復(fù)原算法就可以取得滿意效果, 對模式復(fù)原算法的需要不強烈。即便如此, 對模式復(fù)原算法的研究仍然是很有必要的。首先, 這種研究可以加深對自適應(yīng)光學(xué)原理的認識; 其次, 在某些特殊應(yīng)用場
合必須采用模式復(fù)原算法; 最后, 也是最重要的一點, 采用模式復(fù)原算法有可能提高系統(tǒng)的整體性能。
本文針對61 單元自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)[ 2 ] , 建立一種合適的波前復(fù)原模式基底函數(shù), 分析模式濾波選擇的依據(jù)和方法, 研究模式復(fù)原算法的具體實現(xiàn)問題, 并對各種復(fù)原算法的校正效果進行實驗比較研究。