一种实时倾斜跟踪处理机设计

针对自适应光学系统中的倾斜跟踪回路,设计了以TMS320C6701数字信号处理器和XC2V1500现场可编程门阵列为核心处理器、基于PCI 总线的新型实时倾斜跟踪处理机平台。阐述了该平台的基本组成,根据点目标介绍了质心跟踪算法的软件实现。实验结果表明,该平台能满足倾斜跟踪回路的实时性要求。     

1.8 m太阳望远镜偏振标定单元设计

中国1.8 m太阳望远镜(Chinese large solar telescope, CLST)致力于对太阳偏振的高精度及高灵敏度测量。然而其系统本身会引入仪器偏振, 并且在望远镜运行的过程中, 仪器偏振会随其指向的变化而变化。这就降低了系统的测量精度。因此, 需要一个偏振标定单元对其仪器偏振进行标定。为此, 本文对偏振标定的原理和方法进行了研究, 并且给出了针对CLST的偏振标定单元设计方案。     

偏振哈特曼波前探测技术研究

针对白天强背景条件下自适应光学系统哈特曼传感器信背比低、波前探测精度不高等问题,利用人造目标与强背景偏振特性差异,提出基于偏振调制的哈特曼波前探测方法,将传统的哈特曼波前探测从强度维度转换到偏振维度,有效提升信背比和波前探测精度.阐述了偏振哈特曼波前探测基本方法和原理,并通过数值模拟仿真验证了方法的正确性和准确性.研究...     

自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置

自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差.针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以及子孔径大小的数学模型,提出标定时光斑质心的最佳位置是子孔径中心四像素的中心.因为在该位置处,CCD的质心探测具有闭环时采样误差为0,位移敏感度最大,且开环时动态范围最大的特点,为哈特曼波前传感器的标定方法的研究提供了理论依据.     

自适应光纤光源准直器的结构设计

设计了一种可以快速高精度调节光纤准直激光束发射角度的自适应光纤光源准直器.该器件利用双压电驱动器控制光纤端面的位置,通过准直透镜实现出射激光束的准直.建立了自适应光纤光源准直器的物理模型,通过理论分析得出了光纤端面的偏移与器件结构参数的关系.研制了一个器件,并对其光纤端面偏移量、谐振频率等进行了测试.实验结果表明,理论...     

一种Hartmann-Shack波前传感器图像的自适应阈值选取方法

在Hartmann-Shack波前传感器中，图像阈值的选取对质心探测精度有效大的影响。根据模式识别理论，提出一种适用于Hartmann-Shack波前传感器图像阈值选取的新方法——基于类别方差的自适应门限方法。实验结果表明，本方法在Hartmann-Shack波前传感器图像信噪比大于3时，能够比较有效地自动选取每帧图像的阈值。     

不同像素尺度下太阳表面米粒结构相关跟踪算法的有效性分析

在太阳自适应光学系统中,观测系统探测器所探测到的太阳米粒结构的对比度与探测器像素尺度（探测器的像素尺寸与系统焦距之比）有关。根据互相关因子算法和绝对差分算法的原理,通过比较理想情况时探测器所探测到的太阳表面米粒结构对比度与提取整体倾斜信号后长曝光图像的对比度,考察了不同像素尺度下相关跟踪算法的有效性,并给出了根据所采集的图像得出的实验结果。结果表明探测器的像素尺度越小,利用相关跟踪算法矫正像差越有效。     

自适应光学波前信号提取

天光背景及系统自身探测器件所引入的噪声对自适应光学系统的探测精度具有较大的影响,为消除这两方面噪声的影响,设计并实现了基于FPGA的波前光斑信号提取系统。该系统通过3个算法模块完成噪声的滤除,中值滤波模块用于去除杂散噪声,Top-hat变换模块用于滤除较为平稳的背景噪声,自适应阈值分割模块用于去除残余噪声。基于FPGA平台进行了系统的实现,在室内的自适应光学精跟踪系统平台上对光斑信号的提取效果及提取前后的精度进行了实验测试,结果表明,该处理平台能较好地提取出目标光斑,处理后的质心精度也较高,且该处理平台的延时较小,能够满足自适应光学系统实时性的要求。     

自适应光学技术在惯性约束聚变领域应用的新进展

在惯性约束聚变(ICF)领域,采用自适应光学(AO)技术进行波前控制是解决ICF激光系统中光束质量问题的重要手段.报道了"神光Ⅲ"原型装置中8套工程化自适应光学系统、未来ICF系统发展所需的大口径可拆卸变形镜(DM)样镜研制以及ICF自适应光学波前控制技术的最新研究进展.8套工程化自适应光学系统在"神光Ⅲ"原型装置上实现了到靶点的全系统静态像差校正,改善了靶点焦斑能量分布,验证了校正对打靶时X射线分布的改善效果.所研制的17单元大口径可拆卸变形镜的口径为284 mm×284 mm,行程大于±6μm,谐振频率大于500 Hz.在ICF自适应光学波前控制技术中,采用了基于哈特曼传感器近场相位测量的控制方法和基于靶室远场的随机并行梯度下降(SPGD)控制方法均能取得良好的校正性能.     

大气相位屏的协方差冲激函数产生法

提出正交基为冲激函数的协方差法,在Matlab中仿真实现符合大气湍流统计分布(vonKarman谱和Kolmogorov谱)的大气相位屏。协方差冲激函数产生法对连续波前相位进行冲激函数正交分解,根据正交分解系数的协方差模拟平行光通过大气后的瞬时波前相位。计算多帧相位屏的波前结构函数,与理论值比对,验证产生大气相位屏的正确性。根据比对结果得,该方法产生的相位屏精度高,对于Kolmogorov谱,该方法产生的大气相位屏的波前结构函数误差约为理论波前结构函数均值的1%。