[發明專利]一種太陽多層共軛自適應光學系統

有效

• 申請號: 201210101260.9
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102621687A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張蘭強;饒長輝;朱磊;顧乃庭;饒學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06;G02B27/00;G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種太陽多層共軛自適應光學系統，其特征在于：包括低層大氣波前校正器(1)、低層大氣波前探測器(3)、波前控制器(4)、光學中繼系統(5)、中高層大氣波前校正器(6)、中高層大氣波前探測器(8)，成像系統(9)、第一分光鏡(2)及第二分光鏡(7)；所述低層大氣波前校正器(1)位于近地表層湍流的共軛位置或入瞳共軛位置，校正等暈區內湍流累積的波前像差，由于不同方向的光波在地表層處趨于重合，低層大氣波前校正器(1)又可視為校正地表層湍流引起的波前像差；所述低層大氣波前探測器(3)共軛于入瞳位置，位于中高層大氣波前校正器(6)之前，對等暈區內區域進行高階Zernike波前像差探測；所述中高層大氣波前探測器(8)共軛于入瞳位置，對大視場范圍內不同方向的湍流引起的波前畸變進行探測，每一次探測同時獲得多路離軸波前像差；所述中高層大氣波前校正器(6)位于中高層湍流的共軛位置，用于校正中高層湍流引起的波前像差，不同站址強湍流層高度不同，具體高度根據站址大氣視寧度統計特性而定；所述光學中繼系統(5)調整高低層湍流校正順序，使中高層大氣波前校正器(6)位于低層大氣波前校正器(1)后面；所述波前控制器(4)綜合處理低層大氣波前探測器(3)和中高層大氣波前探測器(8)得到波前信息，通過層析算法分離出不同層湍流信息，并控制低層大氣波前校正器(1)和中高層大氣波前校正器(6)對大氣湍流進行多層校正；成像系統(9)位于系統末端，用于采集系統校正補償后高分辨圖像；第一分光鏡(2)與第二分光鏡(7)主要用于分光，其中第一分光鏡(2)位于低層波前校正器之后，經過分光后一路光進入后續光學系統，另一路光進入低層大氣波前探測器；第二分光鏡(7)位于中高層大氣波前校正器(6)之后，經過分光后一路光進入成像系統(9)，另一路進入中高層大氣波前探測器(8)；

帶有波前畸變的光波進入后首先經過低層大氣波前校正器(1)，校正等暈區內湍流累積的波前像差，由于不同方向的光波在地表層處趨于重合，低層大氣波前校正器(1)又可視為校正地表層湍流引起的波前像差，隨后第一分光鏡(2)將光波分為兩路，其中一路進入低層大氣波前探測器(3)，低層大氣波前探測器(3)探測到經過低層大氣波前校正器(1)校正后的波前殘差信息，該信息經波前控制器(4)處理后反饋控制低層大氣波前校正器(1)產生新的校正波前面型，完成低層大氣波前探測與校正的閉環控制；由第一分光鏡(2)分出的另一路光波首先經過光學中繼系統(5)，重新構造中高層大氣湍流的共軛位置，隨后進入中高層大氣波前校正器(6)，中高層大氣波前校正器(6)位于中高層湍流的共軛位置，對中高層湍流引起的波前像差進行校正；校正后的光波再由第二分光鏡(7)分為兩路，其中一路進入中高層大氣波前探測器(8)，中高層大氣波前探測器(8)對大視場范圍內不同方向的湍流引起的波前畸變進行探測，每一次探測同時獲得多路離軸波前像差，波前控制器(4)綜合處理低層大氣波前探測器(3)和中高層大氣波前探測器(8)得到波前信息，通過層析算法分離出不同層湍流信息；其中中高層湍流引起的波前像差反饋控制中高層大氣波前校正器(6)產生相應的校正面型，完成中高層大氣波前探測與校正的閉環控制；經過兩層校正后，由第二分光鏡(7)引出的另一路光進入后端的成像系統(9)，最終實現大視場范圍內高分辨成像。

2.根據權利要求1所述的太陽多層共軛自適應光學系統，其特征在于：所述低層大氣波前探測器(3)為波前探測器，所述波前探測器包括哈特曼波前探測器、干涉儀、曲率傳感器或相位差傳感器。

3.根據權利要求1所述的太陽多層共軛自適應光學系統，其特征在于：所述中高層大氣波前探測器(8)是多個波前探測器分別探測不同方向的波前信息，也可以是單個大靶面哈特曼波前探測器，每個子孔徑對應較大視場，可以在子孔徑內劃分子區域，每個子區域對應不同方向不同視場。

4.根據權利要求1所述的太陽多層共軛自適應光學系統，其特征在于：所述低層大氣波前校正器(1)、中高層大氣波前校正器(6)均采用變形反射鏡，所述變形反射鏡包括壓電式變形反射鏡、PMN變形反射鏡、Bimorph變形反射鏡及MEMS變形反射鏡。

5.根據權利要求1所述的太陽多層共軛自適應光學系統，其特征在于：所述波前控制器(4)利用層析算法計算得到中高層大氣湍流引起的波前像差采用平均層析算法或大氣層析算法。