[發明專利]兼具開環與閉環的液晶自適應光學系統

有效

• 申請號: 200910218116.1
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101726848A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 宣麗;穆全全;胡立發;曹召良;彭增輝;劉永剛;李大禹;魯興海
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于自適應光學領域，涉及液晶校正器、波前探測器、自適應光學控制器、波片和PBS分束器等光學元件的組合，具體地說是一種在開環自適應校正與閉環自適應校正功能之間能夠進行切換的液晶自適應光學系統。?

背景技術

光波前自適應校正系統的功能是對入射光的畸變波前進行實時補償校正，得到理想的光學成像。?

液晶校正器采用微電子技術，利用液晶器件高象素密度的特點，校正精度高，制備工藝成熟，因此液晶校正器的自適應系統具有很大的應用潛力。但液晶校正器須在偏振光中工作，如果自適應系統設計為通常的閉環自適應校正模式，能量利用率將減低50％。在“無偏振光能量損失的液晶自適應光學系統”(中國專利，ZL?200610173382)中提出了一項開環液晶自適應光學系統的技術，解決了液晶自適應光學系統50％的偏振能量損失問題。?

所說的閉環自適應校正系統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％。而開環自適應校正系統是用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入CCD成像。閉環校正器與開環校正器在光路上是完全不同，導致了開環液晶自適應校正系統能量損耗很小。?

但是，開環自適應校正系統中測量液晶校正器對Zernike模式的響應矩陣時，需將前述的自適應校正系統中的PBS偏振分束器做一次旋轉以將光路切換?至內置光源，待響應矩陣測試完成后再將PBS旋轉復原。由此帶來的復位誤差對成像效果影響比較大。要減小這個影響，需對轉動器件的轉動結構精度提出很高要求，很難做到。?

發明內容

本發明的目的是提供一種兼具開環與閉環的液晶自適應光學系統。本發明無需PBS分束器(PBS偏振分束器)轉動即可實現開環與閉環兩種校正模式之間的切換，可以避免PBS分束器復位誤差，降低了系統的裝調難度和器件成本。當自適應光學系統處于開環校正模式時，能量利用率相對閉環模式提高近1倍；當自適應光學系統處于閉環校正模式時，可以監測校正精度與穩定性，彌補了單純開環校正系統不能定量了解校正精度的缺陷。?

本發明是將PBS分束器放置于液晶校正器之后。由于液晶校正器只能對偏振光、即e光進行校正，而對o光沒有校正效果，用PBS分束器將液晶校正器出射的e光和o光分開，分別對應S光和P光而分成兩束；得到校正的S光進入CCD成像，未得到校正的P光進入探測器，使探測器測得校正前的畸變波前。這種校正方法屬于開環校正模式。當測量探測器對液晶校正器的Zernike模式響應矩陣時，只需要在與外來光接收系統的對接處放置一點光源，點光源的發光波長在以λ為中心的(λ-15nm)～(λ+15nm)范圍內，再在PBS分束器前插入一晶軸與液晶取向方向成45度角的λ/2波片，經過λ/2波片的光束，其偏振態會旋轉90度，使得PBS分束器分開的兩束光中受到液晶校正器調制的e光對應成P光進入波前探測器，完成響應矩陣的測量。移出點光源和λ/2波片，系統即可進行外目標的波前自適應校正成像。?

這個設計不再需要PBS分束器進行旋轉，只需插入和抽出點光源和波片即?可。波片元件是平板狀單軸晶體，厚度非常均勻也很薄，它的插入和抽出不會影響光束的傳播方向，所以不會影響到系統的校正成像性能。同時，這種光路允許在液晶校正器前插入偏振片和在PBS分束器前插入λ/4波片，使校正模式變為閉環校正，且偏振片和λ/4波片的插入也都不會影響系統光軸的一致性精度。其原理是，插入的偏振片將入射光轉換為偏振光，可以100％的實現液晶校正器的波前校正；然后通過一晶軸與液晶取向方向成45度角放置的λ/4波片，使波前校正后的線偏振光轉化為圓偏振光；圓偏振光再經過PBS分束器時被分為兩束同樣被校正的光束，分別進入波前探測器和成像CCD，形成先校正后探測的閉環校正工作模式。雖然所兼容的這個閉環自適應校正模式使用了偏振片，造成50％光能損失而不適合對外目標進行自適應成像，但可用于系統校正性能的定量評價，便于液晶開環自適應光學系統的裝調和工程化。?