应用于低对比度扩展目标观测的大型阵列太阳自适应光学电子系统的设计与实现

自适应光学由于能够显著提高空间分辨率,在天文观测领域日益得到广泛的应用。与通常应用于恒星观测的夜天文自适应光学技术相比,对太阳表面低对比度扩展目标的观测校正一直是自适应光学中的难点。该文针对太阳观测中的低对比度扩展目标特性,采用FFT协方差相关算法,初步实现了大型阵列自适应光学电子系统。该系统采用阵列DSP和FPGA协同工作的架构,由低阶相关跟踪系统和高阶波前处理系统两部分组成。初步实验结果表明,系统能够满足预先设计的要求,并且具有较好的灵活性、通用性和扩展性。     

基于YAO软件的太阳地表层自适应光学系统的仿真北大核心CSCD

目前太阳活动观测存在视场小和分辨率低的问题。单共轭自适应光学系统可校正的视场范围较小,多层共轭自适应光学系统使用三维重构的方法,耗时长且过程繁琐;而太阳地表层自适应光学系统只校正地表层湍流,效率高,能快速获得大视场、高分辨率图像。利用YAO软件,在四导星阵列分布情况下,应用平均算法对太阳,地表层自适应光学系统在40″和60″优化视场、J和H波段的性能进行数值仿真,并与相同条件下仿真得到的单共轭自适应光学系统性能结果进行比较。结果表明,在60″~120″成像视场内,地表层自适应光学系统的斯特列尔比值比单共轭自适应光学系统提高了130%~210%,该结果与太阳自适应光学领域其他软件得到的仿真结果一致。     

同时获取可见光和近红外波段太阳黑子高分辨率图像——光电所太阳自适应光学技术研究取得新进展

据www.ioe.ac.cn网站报道,7月9日,中国科学院自适应光学重点实验室太阳自适应光学研究小组,在云南天文台1m红外太阳塔上,同时获得了可见光波段和近红外波段的太阳黑子高分辨率自适应光学校正图像,为突破太阳多波段高分辨率同时成像奠定了技术基础。这是该小组继2011年3月获得近红外波段太阳黑子和米粒结构高分辨率自     

能动光学,自适应光学和激光导星

天文光学观测对于人们了解宇宙至关重要，但地基望远镜的能力受到望远镜误差和光通过大气时各种效应的严重限制，制在已能建造内装矫正器件，使得在进行观测时可补偿上述两类效应造成的成象质量恶化，为充分发挥刚刚问世的８级望远镜的潜力，这种为能动光学或自适应光学的能动矫正能力极其重要，自适应光学领域中某些物理限制可以通过人工建造参考星－激光导星而克服，这些新技术最近已成功地应用到中型和特大型望远镜上。     

自适应光学在双光子显微成像技术中的应用

光学显微镜是生物医学研究必不可少的工具，其中双光子显微成像技术具有大深度三维显微成像功能，被认为是深层生物组织研究的首选工具。但是，在双光子成像系统使用过程中，光学系统的装配偏差、光学元件不理想以及生物样品的不均匀性都会在成像过程中引入像差，从而降低成像质量。通过在双光子显微成像系统中引入自适应光学技术，可实现对像差的有效校正，从而提高成像的分辨率、深度和视场。介绍了双光子显微成像中的像差来源和特点，概述了自适应光学技术中不同的探测和校正方法，综述了近年来自适应光学技术在双光子显微成像中不同的应用成果，最后对自适应光学在双光子显微成像中的发展进行了展望。     

自适应光学技术在大气光通信系统中的应用进展

大气光通信中大气湍流引起的相位噪声和光强起伏噪声会严重影响通信系统的通信质量,自适应光学补偿可在一定程度上解决问题.常规自适应光学技术对于解决上行链路、下行链路中的湍流扰动问题得到了理论和实验验证.强闪烁现象的存在使得常规自适应光学技术在水平链路中的应用受限,不使用波前传感器的自适应光学技术则为这一问题的解决提供了可能方案.随机并行梯度下降算法是该类自适应光学技术中一种较有应用前途的控制算法.     

微流控光学及其应用

微流控光学(optofluidics)通过融合微流控学和光学、光电子学技术合成新颖的功能器件和系统,微流控光学系统的主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化.结构可调性为自适应光学提供了新的技术途径,光学检测与微流分析功能的集成将促进微型全分析系统技术的应用和发展,光学与微流控技术的融合则为传统光学器件的可调化和微型化提供了可能.介绍微流控光学这一前沿交叉学科的基本概念和应用前景.叙述了微流控自适应光学、微流控光学检测、微流控激光器以及微流控光学集成器件的近期研究成果和应用前景.     

基于自适应光学的大气光通信波前校正实验

为了缓解大气光通信中由于大气湍流的影响而产生的波前畸变、反射等严重影响通信质量的现象,文章采用了自适应光学技术,即对畸变波前进行重构后再利用反射变形镜进行修正的方法,从理论分析、实验研究方面开展了自适应光学修正传输波前的研究工作。研究结果表明：在相同实验条件下,在保持链路误码率定量为（1×10-6）时,使用自适应光学技术比不使用时系统发射功率减小了50%。在近地大气激光通信中,自适应光学技术在增加系统增益,减小系统误码率方面效果显著。     

不同导星数量和排布情况下地表层自适应光学系统的性能分析

基于频谱滤波理论和经典大气湍流 7 层模型, 通过地表层自适应光学 (GLAO) 系统的理论滤波器模型, 结合 有限导星条件下的误差传递函数 (ETF), 探究了不同导星数量与不同导星排布情况下地表层自适应光学系统的性能。 研究结果表明 6 颗导星呈中心 1 颗、其余 5 颗在视场边缘均匀环形分布时, 系统校正性能较优。该研究结果对正在研 制的一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学 (MCAO) 系统 (含有 GLAO 系统) 具有重要指导作用和参考价值。     

林肯实验室的自适应光学研究

自适应光学是一种实时测量和校正光象差的技术。它特别适用于大气补偿－即校正光在通过大气传输时所产生的象差。２０余年来，林肯实验室一直在自适应光学研究方面处于领无地位，完成了多种创的大气补偿试验，包括：第一次高能激光束热晕补偿试验，第一次地面对间的激光束传输补偿试验，和第一次彩 人工信标的补偿试验，本文介绍了大气补偿自适应光学的基本概念，并简略介绍林肯实验室２０余年来在这一领域的工作。     

2013大气光学及自适应光学技术发展研讨会论文摘要集

前言为了深入探索大气光学特性及光传输物理在激光技术、大气探测和光学遥感等领域中的应用、探讨现代自适应光学技术的发展及其在空间探测和天文观测中的应用,"2013大气光学及自适应光学技术发展研讨会"将于2013年11月10-12日在合肥市举办。会议由中科院大气成分与光学重点实验室和中科院自适应光学重点实验室联合主办,由中国宇航学会光电专委会承办。会议共收到论文120余篇,特邀专家报告30余篇。这里发表的是提交大会的部分论文及报告摘要。     

自适应光学高分辨率共聚焦显微成像技术

生物样品折射率的空间变化导致了光学畸变的产生,这种畸变对于共聚焦显微镜观察厚的生物样品和活体体内组织成像是一种严重的限制。自适应光学(AO)技术是通过快速反应的变形镜使镜面发生形变来补偿像差,在共聚焦显微镜中应用自适应光学技术可以校正光学畸变,观察深层组织活动,进行活体成像和实时检测。详细分析了共聚焦显微镜中像差的来源及光学畸变的特点,讨论了目前在共聚焦显微镜中自适应光学校正的方案及研究现状,讨论了共聚焦显微镜中自适应光学的波前传感器、畸变测量和波前校正器,并探讨了目前超高分辨率显微成像技术的发展方向。     

基于激光钠导星的星载自适应光学系统

用于对地观测的星载光学系统受空间环境及相机内环境的影响而存在波前畸变问题,从而导致成像质量变差。为获得分辨率达到近衍射极限水平的图像,需要利用自适应光学技术对波前畸变进行自适应光学校正。提出了一种基于星外信标的自适应光学系统实现畸变波前校正的方案,并给出仿真实验,从而为星载自适应光学的进一步研究提供了依据。     

用自适应光学照相机拍摄月球表面图像

欧洲南方无文台的天文学家 宣布,他们已获得地上记录月球表面最清晰鲜明的图像。这些图像是他们用NACO自适应光学照相机拍摄的。照相机装在该台8.2m直径的甚大望远镜(NLT)上。 基于自适应光学的仪器使用一种明亮的点光源作参考,以修正由于光线穿过大气层造成图像的光畸变。该台科学家决定用月球上一座被太阳照亮的高山作为引导,以试验此种自适应光学系统。 图像通过位于2.3μm波长处的一个窄带滤光片,以0.22s的曝光时间拍摄。图像的月球表面清晰度约为130m,相当于宇航员在月球上空400km处所看见的图像。     

太阳模拟器用新型集束式光学积分器研究

针对当前太阳模拟器辐照均匀性难以提高的问题,设计了一种新型集束式光学积分器。在对称式光学积分器理论分析的基础上,介绍了集束式光学积分器的设计过程,用Light Tools软件对太阳模拟器光学系统进行模拟仿真。结果表明,使用集束式光学积分器后,太阳模拟器不均匀度显著降低,在Φ50 mm范围内小于0.2%,Φ(50~120)mm范围内小于1.5%,满足高辐照均匀性的使用要求。     

热畸变激光光束的闭环自适应补偿

随着基于硅微加工技术的微机电(MEMS)技术的发展,搭建低成本的自适应光学系统以校正激光束畸变成为可能。首先根据模态耦合理论分析了热畸变对光束质量的影响,并用数值方法得到理想基模和畸变基模耦合振幅与泽尼克(Zernike)畸变之间的关系。然后采用一种新型的微机电变形反射镜搭建了一个闭环自适应光学实验系统,用来对热畸变激光光束进行补偿,并对自适应闭环控制方法进行了研究。闭环实验结果显示闭环自适应光学实验系统能很好地改善激光束质量,斯特列尔比(StrehlRatio)平均可以达到80%。     

自适应光学在眼科医疗中的应用

自适应光学(Optics Adaptive,AO)系统实时校正动态波前误差,使光学系统具有适应外界环境变化,始终保持最优工作状况的能力。其在眼科医疗中的应用,为从细胞水平上研究视网膜提供了全新的手段。本文着重介绍了自适应光学技术在视网膜细胞成像和光学相干断层扫描领域的应用发展和现状。     

基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜研制进展

为了开展自适应光学技术研究,研制了一系列的基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜,促动器控制单元数分别为21、97、137和961。利用变形镜作为自适应光学波前校正器,进行了多个室内、室外的自适应光学校正实验,取得了很好的实验效果,其中137单元变形镜在1.23 m望远镜上面的自适应光学系统中取得了对0.2″双星的校正效果,在700~900 nm波段接近望远镜的衍射极限。介绍了变形镜的基本结构,各变形镜的主要参数测试及关键性能指标,列举了各变形镜在自适应光学系统中的应用情况。最后对变形镜的研制进展及应用进行了展望。     

自适应光学相干层析在视网膜高分辨成像中的应用

视网膜光学相干层析（OCT）技术利用外部低相干光源照射人眼眼底,并将人眼眼底散射信号进行干涉成像,获得人眼视网膜的断层图像信息,以实现人眼视网膜无创、实时、在体的光学活检。传统光学相干层析在视网膜成像时的轴向分辨率可达3 μm以上,但由于人眼个体差异和不可避免的像差限制了视网膜OCT的横向分辨率,只能达到约15~20 μm。而自适应光学作为一项波前校正的先进技术,可以校正OCT色差以及人眼有限视场和眼球运动导致的像差,将OCT横向分辨率提高到低于2 μm,以实现视网膜细胞及微细血管近衍射极限成像,及时发现患者眼底存在的早期病变。在介绍自适应光学和视网膜光学相干层析的技术特点基础上,对自适应光学在视网膜光学相干层析成像应用的国内外发展现状进行了论述,总结了自适应光学OCT视网膜高分辨成像在宽带光源色差校正、眼球运动伪影减少、自适应光学视场扩大和波前传感与校正系统简化的关键技术和未来发展趋势,以实现大视场、高效率、高灵敏度、高分辨率的高速人眼视网膜成像,为未来自适应光学OCT视网膜成像技术的研究和应用提供参考和借鉴。     

从Photonics Asia-2002看自适应光学的发展趋势

简要介绍了SPIE举办的亚洲光电子学会议（Photonics Asia-2002)，对其中的一个分会《自适应光学及其应用》进行了详细的介绍、分析与评述，对自适应光学的发展趋势作出了展望。