自适应光学技术进展——1991年SPIE国际光学应用科学和工程讨论会综述

SPIE(国际光学工程学会)的1991年国际光学应用科学和工程讨论会上,发表了大批有关自适应光学系统和元件的论文,反映了自适应光学近年来获得的新进展。本文综合报导该讨论会的内容,包括能动光学系统、激光发射和成象观测自适应光学系统、波前探测器、波前校正器和能动光学器件以及激光导引星等。本文还报导自适应光学的发展动向和近年来的新突破。     

自适应光学在空间光学遥感器上的应用

阐述了在空间光学遥感器上应用自适应光学技术的必要性,介绍了国外的ＳＴ－ＭＴ,ＬＤＲ和Ｈｕｂｂｌｅ等几种空间光学遥感器应用自适应光学技术的情况,论述了轻小型和集成化的星载自适应光学系统的技术现状和发展趋势。进行了星载相机主镜温度变形的自适应光学校正实验,改善系数大于１０。这说明,对大口径、高分辨率空间相机采用自适应光学技术校正主镜由于温度场变化而产生的变莆,可以有效地改善波前质量。     

基于FPGA技术的波前斜率处理方法

以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例，分析了传统基于DSP的波前斜率处理方法的优缺点，提出了一种基于FPGA技术，采用单像素控制的新型波前斜率处理方法，该方法可以使得波前斜率处理机的实时性更强，体积更小，并能适用于不同子孔径布局和不同子孔径数的自适应光学系统。     

能动光学器件系列

能动光学器件系列特点：以高速（毫秒级响应时间）、高精度（几十纳米，几十毫角秒）能动可控地改变光波的形状、相位、方向和光程，因而赋予光学系统有能动可控的特性。这些器件已成为自适应光学系统及其它光学系统的关键器件。组成：变形反射镜，高速倾斜反射镜，光学精...     

云南天文台1.2m望远镜的光学系统

云南天文台 1 .2 m地平式望远镜目前进行着两种天文光学工作 :在国家地震监测网络中心内的人造卫星激光测距站的建立及常规观测 ;国家高技术 86 3的 6 1单元自适应光学系统的建立。对望远镜光学系统和两类天文光学工作给予了介绍。     

基于MEMS技术的自适应光学系统的研究

用自适应光学系统来校正由大气湍流等产生的波前畸变,能够得到很好的效果.通过对自适应光学系统的工作原理进行研究,提出了一种基于MEMS技术的微小型自适应光学系统校正波前畸变的方法,将MEMS技术应用于变形反射镜,并构建了具体的实验平台,用来校正一种人为产生的波前畸变,且阐述了具体的实验过程.实验结果表明,基于MEMS技术的自适应光学系统能够很好地闭环校正波前畸变,且其体积小、质量轻、校正性能稳定,为自适应光学技术在星载相机上的应用提供了依据.     

自适应光学系统中实时自适应控制的仿真研究

介绍和分析了一种利用校正残差进行实时迭代的自适应控制算法，可以应用到校正大气湍流的实际自适应光学系统。利用61单元自适应光学系统上实际采集的大气湍流扰动信号，实现了自适应控制算法，并对这种算法的收敛性、稳定性、控制效果等进行了计算机仿真研究，与常规PID算法进行了比较。     

微机械薄膜变形镜的闭环校正模型

介绍了微机械薄膜变形镜(MMDM)面形影响函数的意义,并测量了Oko公司37通道MMDM的面形影响函数矩阵,实验验证了镜面形变和单个驱动电极电压平方之间的线性关系,分析了变形镜的校正能力,建立了自适应光学系统闭环校正的模型.搭建基于MMDM的自适应光学实验系统,采用人眼出射波前作为原始波前进行实验,结果表明,模型能快速有效的对动态畸变波前进行校正,为基于MMDM的自适应光学系统提供了算法支持.     

直接斜率波前复原算法的控制效果分析

建立自适应光学系统功率谱抑制函数的概念，分析了采用直接斜率波前复原算法的自适应当光学系统的控制效果，理论分析与６１单元自适应光学系统上的实验结果表明，直接斜率波前复原算法将导致控制效果下降。     

双谱成像及其未来发展

回顾了双谱成像方法的基本原理，考察了它与其它高分辨率技术特别是与自适应光学相融合技术的未来发展问题。     

星体目标自适应光学成象补偿

大气湍流等动态波前扰动限制大型望远镜的分辨能力，是从有望远镜以来几百年的老问题，自适应学技术提供了解这一问题的途径。但对星体目标来说由于所能利用的光能极为有限，动态扰动的时间－空间特性又对系统提出很高要求，因而难度很大。本文报导我们用２１单元自适应光学系统在云南天文台１．２ｍ望远镜上对星体目标进行的首次试验。介绍了针对弱光动态目标的特点对系统的改进。实验结果表明了这一自适应光学系统可以在光子计数率     

自适应光学系统时间带宽和空间带宽的匹配

自适应光学系统存在的时间带宽和空间带宽。为了有效地利用自适应光学系统的系统资源，必须使这两种带宽匹配。本文通过经系统校正后的剩余波前扰动相位的均方差与系统时间带宽和空间带宽的关系，研究了在不同条件下系统时间带宽和空间带宽的匹配问题。     

Development of a new technology of deformable mirror for ultra intense laser applications

Adaptive optics is now a standard feature for the current ultra high intensity lasers facilities. Aberration induced by both the optical components and the thermal effects in the amplification stages can be corrected with an adaptive optics system to reach both maximum peak energy and fluence. In this article, we present the development of a new technology of deformable mirror. These mirrors are designed taking into account the needs and specificities of ultra intense laser applications. They provide exceptional stability, optical quality and innovative features like scalability and maintenance of the reflective surface.     

自适应光学系统中变形镜和波前传感器共轭位置要求的分析

通过对几何光学和物理光学模型的数值计算,分析了自适应光学系统中小像差畸变波前在空间自由传播时自身的变化情况,进而给出了系统中对变形镜和波前探测器与被校正瞳面之间共轭位置关系的要求和允许范围.结果表明,波前自由传播时的变化程度决定于像差自身的类型和大小、光束的口径以及传播的距离,大口径小像差波前近距离传播时波前变化误差很小.一般来说,变形镜和波前传感器偏离被校正瞳面共轭位置距离满足菲涅尔数大于1000时,对系统校正效果的影响可以忽略.实际应用中,应该根据校正对象的特征来具体计算波前误差随传播距离的变化,从而设计波前传感器和变形镜的位置,以及选择使用4F光学系统.本文的分析可以为自适应光学系统的整体光路设计提供一定理论参考.     

Optics: a bibliometric approach to detect emerging research domains and intellectual bases

Optics is an important research domain both for its scientific interest and industrial applications. In this paper, we constructed a citation network of papers and performed topological clustering method to investigate the structure of research and to detect emerging research domains in optics. We found that optics consists of main five subclusters, optical communication, quantum optics, optical data processing, optical analysis and lasers. Then, we further investigated the detailed subcluster structures in it. By doing so, we detected some emerging research domains such as nonlinearity in photonic crystal fiber, broad band parametric amplifier, and in-vivo imaging techniques. We also discuss the distinction between research front and intellectual base in optics.     

基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理机设计

针对自适应光学系统对波前处理机高计算量、高实时性的要求,本文提出了一种基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理方法.该方法将脉动阵列的概念引入波前处理机设计,完成了波前斜率计算、复原运算和控制运算向脉动阵列的映射,合理地建立了数据的深度流水线,同时分析了以FPGA技术实现时系统的计算延时.对于48个子孔径,61单元的自适应光学系统,以一片Xilinx Virex-Ⅱ XC2V3000芯片实现了基于脉动阵列的实时波前处理机,实验测得计算延时仅8.6μs,结果表明该方法能极大地提高系统的实时性,集成度、通用性和扩展性.     

40 Years of the All-Russia Scientific-Research Institute for Physical Optics Measurements

An analysis is presented of the activities of the All-Russia Scientific-Research Institute for Physical Optics Measurements in the area of setting up and upgrading the system for unifying measurements in optical radiometry, which have been obtained in the 40 years of the existence of the Institute. Development lines for this area of measurement are considered in relation to the latest 21st century technologies. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 11, pp. 3–7, November, 2005.     

Active Optics

Abstract

A system of ‘active optics’ control for the optical imagery of astronomical telescopes has been under development in the European Southern Observatory for about ten years. Its first application will be in the 3·5 m New Technology Telescope (NTT) scheduled for operation in 1988. A model test with a thin 1 m mirror (aspect ratio 56) has given remarkably successful results which will be reported in Part II of this paper. Part I gives a complete presentation of the theoretical principles of this technique of active optics and its scope of application. The subject is treated from the viewpoint of the temporal band-pass of error sources, ‘active optics’ being concerned with the low-frequency band-pass. The high-frequency band-pass (‘adaptive optics’) is principally concerned with atmospheric correction and is only briefly referred to for comparison. ‘Active optics’ correction of the low-band-pass system errors should bring major improvements in image quality together with a large cost reduction. While its impact on ground-based telescopes seems beyond doubt, the most important application should be in space projects where permanent diffraction-limited performance should be possible with much relaxed tolerances.