專利名稱：液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及液晶校正器、哈特曼波前探測器、自適應(yīng)光 學(xué)控制器、分色片和PBS分束器等光學(xué)元件的組合，具體地說是一種在液晶自適應(yīng)光學(xué)系 統(tǒng)中使校正成像支 路與波前探測支路之間的光能量優(yōu)化分配方法。
背景技術(shù)：
光波前自適應(yīng)校正系統(tǒng)的功能是對入射光的畸變波前進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償校正，得到理 想的光學(xué)成像。液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的液晶校正器采用微電子技術(shù)，利用液晶器件高象素密度 的特點(diǎn)，校正精度高，制備工藝成熟，因此液晶校正器的自適應(yīng)系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用潛力。 但液晶校正器須在偏振光中工作，如果自適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計為通常的閉環(huán)自適應(yīng)校正模式，能 量利用率將減低50%。在“無偏振光能量損失的液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)”(中國專利，ZL 200610173382)中提出了一項開環(huán)液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)，解決了液晶自適應(yīng)光學(xué)系 統(tǒng)50%的偏振能量損失問題。所說的閉環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)是光束先通過偏振片、校正器，然后被分為兩路，一路 用于探測，一路用于成像，且兩路的能量均為入射光能的25%。而開環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)是 用PBS偏振分束器先將入射光分為兩路偏振光，則大約50%的能量用于探測，另外50%的 能量用于波前校正后進(jìn)入CXD成像。所以開環(huán)液晶自適應(yīng)校正系統(tǒng)能量利用率較高。但是，開環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)中測量液晶校正器對Zernike模式的響應(yīng)矩陣時，需 將前述的自適應(yīng)校正系統(tǒng)中的PBS偏振分束器做一次旋轉(zhuǎn)以將光路切換至內(nèi)置光源，待響 應(yīng)矩陣測試完成后再將PBS旋轉(zhuǎn)復(fù)原。由此帶來的復(fù)位誤差對成像效果影響比較大。要減 小這個影響，需對轉(zhuǎn)動器件的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)精度提出很高要求，很難做到。為此，在專利公報上 公開的“兼具開環(huán)與閉環(huán)的液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)”的技術(shù)方案(公開號CN101726848A)，解 決了這個問題。盡管如此，液晶自適應(yīng)校正系統(tǒng)能夠成像的星等仍然比預(yù)想的低，即要求成像物 體的光強(qiáng)度較高，暗星看不到。進(jìn)一步尋找造成這種結(jié)果的根源，是校正成像支路與波前 探測支路之間的光能量分配不合理，沒有考慮兩支路上的接收器即相機(jī)的曝光極限時間不 同。大氣湍流的變化速度通常在50Hz上下，那么自適應(yīng)系統(tǒng)的校正速度需在湍流速 度的6倍以上才能看到明顯的校正效果。自適應(yīng)系統(tǒng)的工作步驟主要有三步，即波前探測 器的信號探測——信號的傳輸與處理——驅(qū)動波前校正器工作，這一周期的時間延遲通常 要短于3ms，當(dāng)然每個步驟也只能有ms級的耗時，因此波前探測器的曝光時間即限定為Ims 左右。然而成像相機(jī)是位于波前校正器之后的，接收的是校正好的成像光，按照被成像物體 的運(yùn)動速度通?？梢云毓馍习賛s。既然探測器與成像相機(jī)的曝光時間有近百倍的區(qū)別，那 么對探測支路與校正成像支路的分光就不應(yīng)該是1 1的，而應(yīng)該有一個光能量的優(yōu)化分 配。
發(fā)明內(nèi)容
綜上分析，為了解決在液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中探測支路與校正成像支路的時間問 題，本發(fā)明提出在校正成像支路與波前探測支路之間的光能量優(yōu)化分配模式，目的是提供 一種液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法，使液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的校正成像支路與波 前探測支路之間的光能量分配合理，可以大幅提高液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的探測能力，并相 對提高其校正速度。本發(fā)明的基本思想是將探測支路與校正成像支路的偏振分光方法改為光譜分 光?？紤]兩支路接收端器件的曝光時間以及量子轉(zhuǎn)化效率，按照兩器件的響應(yīng)信號強(qiáng)度比 為1 1計算分光波長。由于哈特曼波前探測器的色散很小、響應(yīng)速度相對液晶校正器快得 多，故將波段較寬易產(chǎn)生色散的、波前畸變變化速度較快的短波段光能分給探測支路，而液 晶校正器的色散較嚴(yán)重、響應(yīng)速度相對哈特曼波前探測器慢，故將波段較窄不易產(chǎn)生色散 的、波前畸變變化速度相對緩慢的長波段光能分配給校正成像支路。進(jìn)入校正成像支路的 光再用PBS偏振分束器再次分為兩路偏振光，在兩路偏振光路上分別設(shè)置液晶校正器。校 正后的偏振光合束，然后進(jìn)入成像相機(jī)成像。為了更好地理解本發(fā)明，下面詳述本發(fā)明使用的光路，如圖1所示?？紤]望遠(yuǎn)鏡接 收的光譜范圍在可見光-近紅外波段，而對應(yīng)可見-近紅外波段有很成熟的CXD相機(jī)，因此 光譜范圍選擇可見光_近紅外波段。將望遠(yuǎn)鏡接收的光首先通過長波通分色片1進(jìn)行短波 和長波的兩段光譜分光，短波段的光能全部進(jìn)入哈特曼波前探測器2，而長波段的光能全部 進(jìn)入校正成像光路。短波段與長波段的光能分配通過改變長波通分色片1的分光波長來優(yōu) 化控制，即在考慮探測器與成像相機(jī)的曝光時間的條件下，按照兩支路接收端器件的響應(yīng) 信號強(qiáng)度比為1 1原則計算長短波段的分光波長。哈特曼波前探測器2給出短波段的畸 變位相波前，由于哈特曼波前探測器2的色散很小，通?？梢院雎?，即可將短波段的畸變位 相波前等同于校正成像光路的長波段的畸變位相波前。在校正成像光路上，由于液晶校正 器只能對偏振光即e光進(jìn)行校正，而對ο光沒有校正效果，首先通過PBS偏振分束器3將入 射到校正成像光路的光分成S偏振光和P偏振光，并分別在平行S偏振方向和P偏振方向 設(shè)置第一液晶校正器4和第二液晶校正器5的e光光軸即液晶的取向方向。最后將從第一 液晶校正器4和第二液晶校正器5出射的校正后的兩束光束合束，使合束光進(jìn)入成像CCD 6 成像。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是從液晶校正器校正后出射的兩光束精確合束、以及兩液晶校 正器分別與哈特曼波前探測器的精確對準(zhǔn)方法。為此提出如圖2所示的光路設(shè)計方法考 慮望遠(yuǎn)鏡接收的光譜范圍在可見光-近紅外波段，望遠(yuǎn)鏡的出射焦點(diǎn)與第一透鏡8的前焦 點(diǎn)重合即共焦，因此光束通過第一透鏡8后成為平行光，并將望遠(yuǎn)鏡的出瞳成像到長波通 第一分色片1上，長波通第一分色片1使短波段的光束反射、長波段的光束透射。被反射的 短波段的光束依次通過第二透鏡10、第三透鏡11形成直徑與哈特曼波前探測器2的接收 口徑相同的光束而全部進(jìn)入哈特曼波前探測器2，哈特曼波前探測器2的作用是探測望遠(yuǎn) 鏡接收光的波前像差。另外從長波通第一分色片1透射的長波段的光束，依次通過第四透 鏡9、第五透鏡12，使光束調(diào)整為直徑與第一液晶校正器4和第二液晶校正器5接收口徑相 同的平行光，同時第五透鏡12的軸線相對第四透鏡9的軸線下移4mm 5mm，即光軸一與光軸二的間距為4mm 5mm，使得通過第五透鏡12的光束為偏心入射，從第五透鏡12出射 光束產(chǎn)生2° 3°的傾斜。從第五透鏡12出射光束以2° 3°入射角進(jìn)入PBS偏振分 束器3被分成透射P偏振光和反射S偏振光，分別在平行P偏振方向設(shè)置第一液晶校正器 4和在平行S偏振方向設(shè)置第二液晶校正器5的e光光軸，即液晶取向方向。經(jīng)第一液晶 校正器4和第二液晶校正器5校正后的P、S偏振光束被反射回PBS偏振分束器3，從PBS 偏振分束器3出射后兩光束重合合束，且以反向2° 3°的傾斜角再次到達(dá)第五透鏡12， 此時，光軸二與光軸三的間距為4mm 5mm。為了將從第五透鏡12出射的光束經(jīng)過一段距 離后能與入射光束分開，加入一個與光軸三成45°角的第一反射鏡13，使合束后的光折束 90°并聚焦在成像CXD 6上。上述光路中的哈特曼波前探測器2、第一液晶校正器4和第二 液晶校正器5、成像CXD 6均與工控機(jī)14相連。工控機(jī)14存儲有自適應(yīng)控制軟件，其作用 是將哈特曼波前探測器2中的波前光學(xué)信號讀出，處理為Zernike模式表示的波前像差； 將波前像差發(fā)送給第一液晶校正器4和第二液晶校正器5，使二者分別校正P偏振光和S偏 振光中的像差。啟動成像CCD 6拍攝，并控制其曝光時間。本發(fā)明需要使校正器與探測器的幾何位置嚴(yán)格對準(zhǔn)。因此在進(jìn)行自適應(yīng)波前校正 成像之前，需要分別測量第一液晶校正器4和第二液晶校正器5在標(biāo)準(zhǔn)Zernike模式驅(qū)動 信號下的探測器響應(yīng)信號。調(diào)整光路如圖3所示，在成像(XD6前置入與光軸三成45°的 第二反射鏡15，此時第一反射鏡13與第二反射鏡15互相垂直，使聚焦光斑轉(zhuǎn)向垂直方向， 并標(biāo)記焦點(diǎn)位置；再將點(diǎn)光源7移至標(biāo)記的焦點(diǎn)位置處；將長波通第一分色片1替換為具 有相同分色波長的短波通分色片1’。圖3所示的光路可使通過第一液晶校正器4和第二 液晶校正器5的光束都能到達(dá)哈特曼波前探測器2 ；由于第一液晶校正器4和第二液晶校 正器5的響應(yīng)信號會有所不同或根本不同，故分別測量二者的響應(yīng)信號。首先用紙屏16插 入PBS偏振分束器3和第二液晶校正器5之間，以截斷第二液晶校正器5的光束并保證只 有第一液晶校正器4的光束進(jìn)入哈特曼波前探測器2，將第一液晶校正器4的響應(yīng)信號存入 工控機(jī)14的數(shù)據(jù)庫中；然后將紙屏16插入PBS偏振分束器3和第一液晶校正器4之間，以 截斷第一液晶校正器4的光束并保證只有第二液晶校正器5的光束進(jìn)入哈特曼波前探測器 2，將第二液晶校正器5的響應(yīng)信號存入工控機(jī)14的數(shù)據(jù)庫中；完成了這兩個校正器件在標(biāo) 準(zhǔn)Zernike模式驅(qū)動信號下的探測器響應(yīng)信號測量，將光路恢復(fù)為圖2所示的形式，即可對 望遠(yuǎn)鏡的觀測目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)校正成像。本發(fā)明相對原來探測支路與校正成像支路各取一半偏振光的設(shè)計來說有如下優(yōu) 點(diǎn)1)轉(zhuǎn)移了校正成像支路的過剩光能量，提高了液晶自適應(yīng)系統(tǒng)的探測靈敏度；2)兩個 支路的光波譜段都大幅窄化，有利于探測器和成像相機(jī)的量子轉(zhuǎn)換效率發(fā)揮；3)校正成像 支路的光波譜段中去除了短波譜段，波前畸變頻率在長波譜段會相對緩慢，因此可以減小 校正后的殘差，提高校正效果。


圖1是本發(fā)明使用的光路示意圖，也是摘要附圖。其中1為長波通分色片，2為哈 特曼波前探測器，3為PBS偏振分束器，4為第一液晶校正器，5為第二液晶校正器，6為成像 CCD。 圖2是本發(fā)明的與望遠(yuǎn)鏡對接的液晶自適應(yīng)校正光路示意圖。其中8、10、11、9、12分別為第一、第二、第三、第四、第五透鏡，13為第一反射鏡，14為存有自適應(yīng)控制軟件的工 控機(jī)，它與哈特曼波前探測器2、第一液晶校正器4、第二液晶校正器5、成像CXD 6相連。圖3是本發(fā)明在啟動自適應(yīng)校正成像之前測量哈特曼波前探測器對第一、第二液 晶校正器響應(yīng)矩陣的光路示意圖。其中1 ‘為分色波長與分色片1相同的短波通分色片，15 為第二反射鏡，它將光路折軸，點(diǎn)光源7位于折軸后的焦點(diǎn)上，16為紙屏。圖4是本發(fā)明的室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果，其中(a)為自適應(yīng)校正前光纖束模糊的像，(b)為 自適應(yīng)校正后光纖束清晰的像。
具體實(shí)施方式
用光譜與白光較接近的氙燈耦合入一束光纖中，每根光纖芯徑25 μ m,光纖束直徑 Imm;將此光纖束光源置于望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)處來模擬無窮遠(yuǎn)處的被成像物體，進(jìn)行室內(nèi)的光纖 束自適應(yīng)校正成像實(shí)驗(yàn)1、按照圖2搭建自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，不考慮望遠(yuǎn)鏡的存在，光纖束光源位于第一透 鏡8的前焦點(diǎn)處，形成閉合的自適應(yīng)系統(tǒng)光路。在第一透鏡8的后面、光束之下放一 40W電 烙鐵作為熱干擾源，使光波前發(fā)生動態(tài)畸變。2、第一透鏡8、第二透鏡10、第三透鏡11、第四透鏡9均為雙膠合消色差透鏡，且表 面鍍有增透膜，口徑均為20mm，焦距分別為200mm、200mm、100mm,200mm ；第五透鏡12的口徑 為50mm、焦距為200mm。3、哈特曼波前探測器2的技術(shù)參數(shù)3mm接收孔徑，微透鏡陣列為15X15，探測波 段從350nm lOOOnm，測量精度達(dá)到峰谷值0. 05 λ，均方根值0. 01 λ。4、第一反射鏡13，面積15_X15mm，厚度1. 5mm，反射率大于98%。5、第一液晶校正器4、第二液晶校正器5均為LCOS型液晶校正器(美國BNS公司 生產(chǎn))，6mmX 6mm的方形窗口，象素數(shù)256 X 256，位相調(diào)制深度800nm，位相調(diào)制深度是入射 光中心波長的0. 95 1. 1倍，響應(yīng)時間5ms，驅(qū)動電壓的分度值即灰度級有256個。6、PBS偏振分束器3，尺寸為25mmX 25mmX 25mm，分光波段在680nm 980nm。7、成像CXD 6為英國ANDOR公司DV897型號的可見光波段產(chǎn)品，像素數(shù)512X512， 在波長為950nm處量子轉(zhuǎn)換效率還有25%。8、分色片1和分色片1，，口徑均為20mm，分色波長λ = 700nm,分別是長波通分色
片和短波通分色片。9、測量哈特曼波前探測器2對第一液晶校正器4的標(biāo)準(zhǔn)Zernike模式驅(qū)動響應(yīng)矩 陣按照圖3所示位置，在第一反射鏡13和成像CXD 6之間插入與光軸成45°的第 二反射鏡15，使光軸折角90°，標(biāo)記折軸后光束的聚焦位置，將光纖束光源作為點(diǎn)光源7移 到標(biāo)記的折軸光束的聚焦位置。用短波通分色片1'替代長波通分色片1，其分色波長也是 λ = 700nm，使得通過液晶校正器的700nm 950nm波段的光束被短波通分色片1'分離出 來，被反射進(jìn)入哈特曼波前探測器2。將紙屏16插入第二液晶校正器5和PBS偏振分束器 3之間，使得只有通過第一液晶校正器4的700nm 950nm波段的光束進(jìn)入哈特曼波前探 測器2。指令工控機(jī)14依次發(fā)出前36項Zernike模式信號驅(qū)動第一液晶校正器4，工控機(jī) 14自動讀取哈特曼波前探測器2的光學(xué)響應(yīng)信號，并進(jìn)行數(shù)字化處理成為第一響應(yīng)矩陣，存儲在數(shù)據(jù)庫中。將紙屏16移到第一液晶校正器4和PBS偏振分束器3之間，使得只有通 過第二液晶校正器5的700nm 950nm波段的光束進(jìn)入哈特曼波前探測器2。同樣指令工 控機(jī)14依次發(fā)出前36項Zernike模式信號驅(qū)動第二液晶校正器5，工控機(jī)14自動讀取哈 特曼波前探測器2的光學(xué)響應(yīng)信號，進(jìn)行數(shù)字化處理成為第二響應(yīng)矩陣，存儲在數(shù)據(jù)庫中。10、將光路恢復(fù)為圖2所示的結(jié)構(gòu)，形成以點(diǎn)光源7為成像目標(biāo)的自適應(yīng)波前校正 系統(tǒng)。指令工控機(jī)14依據(jù)響應(yīng)矩陣處理哈特曼波前探測器2給出的系統(tǒng)像差，分別驅(qū)動第 一液晶校正器4和第二液晶校正器5校正P偏振光和S偏振光中的像差，觀察成像CXD 6 上的光纖束成像。

結(jié)果如圖4所示，自適應(yīng)校正前分辨不出光纖芯，而校正后光纖芯清楚顯現(xiàn)，表明 本發(fā)明的設(shè)計方法能夠獲得很高的校正精度，這種液晶自適應(yīng)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法可 行。
權(quán)利要求
1.一種液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法，其特征是將探測支路與校正成像支路的偏振分光方法改為光譜分光，根據(jù)探測支路與校正成像 支路中接收端器件的曝光時間以及量子轉(zhuǎn)化效率，按照器件的響應(yīng)信號強(qiáng)度比為1 1計 算分光波長；將波段較寬易產(chǎn)生色散的、波前畸變變化速度較快的短波段光能分配給探測 支路，將波段較窄不易產(chǎn)生色散的、波前畸變變化速度相對緩慢的長波段光能分配給校正 成像支路；據(jù)此，所使用的基本光路主要包括長波通分色片(1)，哈特曼波前探測器0)，PBS偏 振分束器(3)，第一液晶校正器G)，第二液晶校正器(5)，成像CCD (6)；通過長波通分色片(I)將望遠(yuǎn)鏡接收的光分為兩束，反射的短波段光束進(jìn)入色散效應(yīng)可以忽略的哈特曼波前 探測器O)，透射的長波段光束進(jìn)入PBS偏振分束器C3)后，又被分成透射P偏振光和反射 S偏振光；在平行P偏振方向放置第一液晶校正器，在S偏振方向放置第二液晶校正器 (5)，并使第一液晶校正器的液晶取向方向?qū)?yīng)P偏振光的偏振方向，第二液晶校正器 (5)的液晶取向方向?qū)?yīng)S偏振光的偏振方向；經(jīng)兩個校正器校正后的P、S偏振光束被反 射回PBS偏振分束器(3)，出射后兩光軸重合合束，且以反向2° 3°的傾斜角到達(dá)成像 CCD (6)成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法，其特征是將第一液晶校正器(4)和第二液晶校正器(5)校正后出射的兩束光精確合束，第一、第 二液晶校正器與哈特曼波前探測器(9)精確對準(zhǔn)；所述的精確合束過程，使用的光路還包括第一透鏡(8)、第二透鏡(10)、第三透鏡(II)、第四透鏡(9)、第五透鏡(12)，第一反射鏡(13)，存儲有自適應(yīng)控制軟件的工控機(jī) (14)，其中，工控機(jī)(14)與哈特曼波前探測器O)、第一液晶校正器G)、第二液晶校正 器(5)、成像CCD(6)相連；光束通過第一透鏡(8)后成為平行光到達(dá)長波通第一分色片 (1)，使短波段的光束反射、長波段的光束透射；被反射的短波段的光束依次通過第二透鏡 (10)、第三透鏡(11)形成直徑與哈特曼波前探測器( 接收口徑相同的光束而全部進(jìn)入 哈特曼波前探測器O)，哈特曼波前探測器( 探測望遠(yuǎn)鏡接收光的波前像差；從長波通第 一分色片(1)透射的長波段的光束，依次通過第四透鏡(9)、第五透鏡(12)，使光束調(diào)整為 直徑與第一液晶校正器(4)和第二液晶校正器( 接收口徑相同的平行光，同時第五透鏡 (12)的軸線相對第四透鏡(9)的軸線下移4mm 5mm，即光軸一與光軸二的間距為4mm 5mm，使得通過第五透鏡(1 的光束為偏心入射，從第五透鏡(1 出射光束產(chǎn)生2° 3° 的傾斜；從第五透鏡(1 出射光束以2° 3°入射角進(jìn)入PBS偏振分束器C3)被分成透 射P偏振光和反射S偏振光，分別在平行P偏振方向設(shè)置第一液晶校正器(4)和在平行S 偏振方向設(shè)置第二液晶校正器(5)的e光光軸，即液晶取向方向；經(jīng)第一液晶校正器(4)和 第二液晶校正器(5)校正后的P、S偏振光束被反射回PBS偏振分束器(3)；從PBS偏振分 束器(3)出射后兩光束重合合束，且以反向2° 3°的傾斜角再次到達(dá)第五透鏡(12)，此 時，光軸二與光軸三的間距為4mm 5mm ；在第五透鏡(1 與成像CXD (6)之間加入一個與 光軸三成45°角的第一反射鏡(13)，使合束后的光折束90°并聚焦在成像CXD 6上；工控 機(jī)(14)存儲有自適應(yīng)控制軟件，將哈特曼波前探測器O)中的波前光學(xué)信號讀出，處理為 krnike模式表示的波前像差，將波前像差發(fā)送給第一液晶校正器(4)和第二液晶校正器 (5)，使二者分別校正P偏振光和S偏振光中的像差；啟動成像CXD(6)拍攝，并控制其曝光時間；所述的精確對準(zhǔn)過程，使用的光路還包括第二反射鏡(15)，紙屏(16)；在成像CCD(6) 前置入與光軸三成45°的第二反射鏡(15)，此時第一反射鏡(13)與第二反射鏡(15)互 相垂直，使聚焦光斑轉(zhuǎn)向垂直方向，并標(biāo)記焦點(diǎn)位置；將點(diǎn)光源(7)放置在標(biāo)記的焦點(diǎn)位置 處，用短波通分色片(1')替代長波通分色片(1)，使得通過液晶校正器的長波段的光束被 短波通分色片(I')分離出來，使點(diǎn)光源(7)發(fā)出的通過第一液晶校正器(4)和第二液晶 校正器(5)的短波光束都能到達(dá)哈特曼波前探測器O)；首先將紙屏(16)插入PBS偏振分 束器(3)和第二液晶校正器(5)之間，截斷第二液晶校正器(5)的光束并保證只有第一液 晶校正器(4)的光束進(jìn)入哈特曼波前探測器O)，將第一液晶校正器(4)的響應(yīng)信號存入工 控機(jī)(14)的數(shù)據(jù)庫中；然后將紙屏(16)插入PBS偏振分束器C3)和第一液晶校正器(4) 之間，截斷第一液晶校正器的光束并保證只有第二液晶校正器(5)的光束進(jìn)入哈特曼 波前探測器O)，將第二液晶校正器(5)的響應(yīng)信號存入工控機(jī)(14)的數(shù)據(jù)庫中；完成這 兩個校正器件在標(biāo)準(zhǔn)^rnike模式驅(qū)動信號下的探測器響應(yīng)信號測量后，對望遠(yuǎn)鏡的觀測 目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)校正成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法，其特征是所用的 長波通分色片(1)和短波通分色片(I')分色波長λ = 700nm，所述的長波段的波長為 700nm 950nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能量優(yōu)化分配方法，其特征是1)所用的第一透鏡(8)、第二透鏡(10)、第三透鏡(11)、第四透鏡(9)均為雙膠合消色 差透鏡，且表面鍍有增透膜，口徑均為20mm，焦距分別為200mm、200mm、100mm、200mm ；第五 透鏡(12)的口徑為50mm、焦距分別為200mm ；2)所用的哈特曼波前探測器O)的接收孔徑為3mm；3)所用的第一反射鏡(13)，面積15mmX15mm，厚度為1. 5mm，反射率大于98% ；4)所用的第一液晶校正器G)、第二液晶校正器(5)均為LCOS型液晶校正器， 6mmX6mm的方形窗口，象素數(shù)256X 256，位相調(diào)制深度是入射光中心波長的0. 95 1. 1 倍；5)所用的PBS偏振分束器(3)，尺寸為25mmX 25mm X 25mm，分光波段在680nm 980nm ；6)所用的成像(XD(6)為英國ANDOR公司生產(chǎn)的型號為DV897，像素數(shù)512X512，在波 長為950nm處量子轉(zhuǎn)換效率還有25% ；7)所用的長波通分色片(1)和短波通分色片(I')，口徑均為20mm ；8)指令工控機(jī)(14)依據(jù)響應(yīng)矩陣處理哈特曼波前探測器( 給出的系統(tǒng)像差，分別驅(qū) 動第一液晶校正器(4)和第二液晶校正器(5)校正P偏振光和S偏振光中的像差。
全文摘要
本發(fā)明屬于自適應(yīng)光學(xué)領(lǐng)域，涉及液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中校正成像支路與波前探測支路之間的光能量優(yōu)化分配方法?；舅枷胧菍⑻綔y支路與校正成像支路的偏振分光設(shè)計改為光譜分光，按照兩支路接收端器件的響應(yīng)信號強(qiáng)度比為1∶1計算分光波長。將波段較寬易產(chǎn)生色散的、波前畸變變化速度較快的短波段光能分給探測支路，而將波段較窄不易產(chǎn)生色散的、波前畸變變化速度相對緩慢的長波段光能分給校正成像支路。進(jìn)入校正成像支路的光再用PBS偏振分束器分為兩路偏振光，相應(yīng)設(shè)置兩個液晶校正器；校正后合束成像。本發(fā)明可以大幅提高液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的探測能力，并相對提高其校正速度。
文檔編號G01J9/00GK102073136SQ20101060511
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉永剛, 宣麗, 彭增輝, 曹召良, 李大禹, 穆全全, 胡立發(fā), 魯興海 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所