自適應光學技術(shù)能夠?qū)崟r補償光在傳輸過程中由傳輸介質(zhì)引起的隨機波前畸變,進而被廣泛應用天文觀測、空間目標觀測和激光傳輸?shù)认到y(tǒng)。近年來,隨著相關(guān)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展,自適應光學技術(shù)在光通信、醫(yī)學成像、激光加工等眾多領(lǐng)域取得了進一步的應用。波前控制作為自適應光學系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,直接影響自適應光學系統(tǒng)的波前校正性能。目前,大多數(shù)自適應光學系統(tǒng)采用的算法是簡單且易于實現(xiàn)的比例積分控制,但是其控制參數(shù)調(diào)節(jié)多依賴人為經(jīng)驗,且控制性能和穩(wěn)定性難以兼顧。雖然有很多自適應光學控制的算法被提出,如魯棒控制、預測控制、最優(yōu)控制等,但大多數(shù)局限于理論仿真和實驗室研究,離實際應用還存在一定距離,少部分算法實際應用又具有局限性。目前,隨著自適應光學應用領(lǐng)域的拓展和對控制性能要求的不斷提高,控制算法難以滿足實際需求。因此,為了解決自適應光學系統(tǒng)的控制難題,本文提出采用線性二次高斯控制方法。首先,針對線性二次高斯控制需要精度較高的被控對象系統(tǒng)模型問題,本文根據(jù)自適應光學系統(tǒng)實際工作情況,提出了基于變量帶誤差模型的子空間辨識方法。利用自適應光學系統(tǒng)的輸入與輸出數(shù)據(jù),建立了自適應光學系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。仿真結(jié)果表明了所... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

自適應光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

孔徑的光斑發(fā)生偏移，根據(jù)每個子孔徑的光斑偏移量向的平均斜率：( , )d d2 2( , )d d2 2i ic xi Si ic yi SX I f x y fX x y GI S xY I f x y fY x y GI S yλ λπ πλ λπ π Φ = = = Φ= = = ，f 是微透鏡的焦距；Ii是第 i 個像素所接到的信號坐標；（Xc，Yc）為光斑的質(zhì)心坐標；S 是子孔徑的方向和 Y 方向的平均斜率。波前傳感器所測到的波前的波前復原或是波前校正器的控制電壓的計算。

這是由于壓電陶瓷驅(qū)動器位移分辨率高、控制方便。壓電陶瓷變形鏡的工作原理如圖1.3 所示，通過變形鏡驅(qū)動器拉伸或是壓縮的方式使變形鏡產(chǎn)生不同的鏡面面形，繼而可以產(chǎn)生與畸變波前互補的波前相位[75]。本文所采用的變形鏡是壓電陶瓷變形鏡。圖 1.3 壓電陶瓷變形鏡原理示意圖Figure 1.3 The principle diagram of PZT deformable mirror波前控制系統(tǒng)被稱為自適應光學系統(tǒng)的“大腦”。波前控制系統(tǒng)主要的職責是根據(jù)波前傳感器探測到的畸變波前的斜率信息，復原出波前校正器所要施加的電壓，通過控制器運算、數(shù)模轉(zhuǎn)換和高壓放大后發(fā)送到波前校正器。波前控制系統(tǒng)的工作流程如圖 1.4 所示，圖像采集主要負責波前傳感器相機的采集以及數(shù)據(jù)的處理，并將有效子孔徑的數(shù)據(jù)分配到相對應的波前斜率計算單元里；斜率計算主要負責實時計算所有有效子孔徑的波前斜率，得到斜率向量；波前復原是通過波前復原計算，得到波前誤差向量，其實質(zhì)是一個矩陣運算的過程；控制運算主


本文編號：3063533