[發(fā)明專利]基于并行自適應(yīng)光學(xué)校正的多層共軛像差校正系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710723551.4
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107505706B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯科;龔薇;章一葉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B21/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于并行自適應(yīng)光學(xué)校正的多層共軛像差校正方法，所述方法采用基于并行自適應(yīng)光學(xué)校正的多層共軛像差校正系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括沿光路方向依次布置的第一透鏡L1、第二空間光調(diào)制器SLM2、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第一空間光調(diào)制器SLM1、第四透鏡L4和物鏡L5，物鏡L5前方設(shè)有散射介質(zhì)，散射介質(zhì)包括厚度不同的前半層和后半層的兩層；入射光依次經(jīng)第一透鏡L1、第二空間光調(diào)制器SLM2、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第一空間光調(diào)制器SLM1、第四透鏡L4和物鏡L5后聚焦到散射介質(zhì)的后端面；

所述的第一透鏡L1和第二透鏡L2構(gòu)成一個4F光學(xué)系統(tǒng)，第三透鏡L3和第四透鏡L4構(gòu)成一個4F光學(xué)系統(tǒng)；

所述的第一空間光調(diào)制器SLM1與散射介質(zhì)的前半層關(guān)于由第四透鏡L4和物鏡L5組成的平行透鏡組光學(xué)共軛，散射介質(zhì)的后半層關(guān)于由第四透鏡L4和物鏡L5組成的平行透鏡組共軛的虛像與第二空間光調(diào)制器SLM2再關(guān)于由第二透鏡L2和第三透鏡L3組成的平行透鏡組共軛；

所述的物鏡L5的后焦點位于散射介質(zhì)的后半層的后端面上；

其特征在于，包括以下步驟：

1)入射的平行光束依次經(jīng)過第一透鏡L1、第二空間光調(diào)制器SLM2、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第一空間光調(diào)制器SLM1、第四透鏡L4，后再經(jīng)物鏡L5聚焦入射到散射介質(zhì)中，再經(jīng)散射介質(zhì)到達焦平面形成散射焦斑，在焦平面處用光電倍增管PMT實時探測得到散射焦斑中心光強I1隨時間的變化數(shù)據(jù)；

本步驟中，第二空間光調(diào)制器SLM2關(guān)閉置零用作反射鏡，第一空間光調(diào)制器SLM1開啟并根據(jù)并行自適應(yīng)光學(xué)校正算法加載不同頻率分布的相位；

本步驟中，散射介質(zhì)僅放置有前半層，光束經(jīng)前半層后被引出在空氣中傳輸?shù)竭_焦平面，焦平面為垂直于光軸的物鏡L5的后焦點所在平面，并且前半層后端面和焦平面之間的距離為后半層的厚度；

2)對步驟1)獲得的散射焦斑中心光強I1隨時間的變化數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，求取傅里葉變換后的復(fù)數(shù)角度得到校正相位分布P1；

3)入射的平行光束依次經(jīng)過第一透鏡L1、第二空間光調(diào)制器SLM2、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第一空間光調(diào)制器SLM1、第四透鏡L4，后再經(jīng)物鏡L5聚焦入射到散射介質(zhì)中，再經(jīng)散射介質(zhì)達到焦平面形成散射焦斑，在焦平面處用光電倍增管PMT實時探測得到散射焦斑中心光強I2隨時間的變化數(shù)據(jù)；

本步驟中，第二空間光調(diào)制器SLM2根據(jù)并行自適應(yīng)光學(xué)校正算法加載不同頻率分布的相位，第一空間光調(diào)制器SLM1開啟并加載有校正相位分布P1并保持不變；

本步驟中，散射介質(zhì)放置有前半層和后半層的兩層，光束經(jīng)整個散射介質(zhì)傳輸?shù)竭_焦平面，焦平面為垂直于光軸的物鏡L5的后焦點所在平面并與后半層的后端面重合；

4)對步驟3)獲得的散射焦斑中心光強I2隨時間的變化數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，求取傅里葉變換后的復(fù)數(shù)角度得到校正相位分布P2；

5)入射的平行光束依次經(jīng)過第一透鏡L1、第二空間光調(diào)制器SLM2、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第一空間光調(diào)制器SLM1、第四透鏡L4，后再經(jīng)物鏡L5聚焦入射到散射介質(zhì)中，再經(jīng)散射介質(zhì)達到焦平面形成最終光斑；

本步驟中，第二空間光調(diào)制器SLM2開啟并加載有校正相位分布P2，第一空間光調(diào)制器SLM1開啟并加載有校正相位分布P1；

本步驟中，散射介質(zhì)放置有前半層和后半層的兩層，前半層的厚度為d1，后半層的厚度為d2，光束經(jīng)整個散射介質(zhì)傳輸?shù)竭_焦平面，焦平面為垂直于光軸的物鏡L5的后焦點所在平面并與后半層的后端面重合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并行自適應(yīng)光學(xué)校正的多層共軛像差校正方法，其特征在于：所述的并行自適應(yīng)光學(xué)校正算法具體是：

首先將M×M的像素點分為N×N個子區(qū)，將N×N個子區(qū)分為國際象棋的黑白相間棋盤格狀，黑白兩色各自作為一個初始相位模板，每個子區(qū)包含M/N×M/N個像素點；當(dāng)其中一個顏色區(qū)域作為初始相位模板時，另一個顏色區(qū)域全部置零，初始相位模板中的各個子區(qū)各自等間隔遞減的加載相位，并且各個子區(qū)的頻率按照以下公式確定：

ω_i＝ω₀-Δω×i

其中，N×N為子區(qū)個數(shù)，i表示子區(qū)序號，i＝1,2,3,···,N×N/2，Δω表示頻率間隔，ω₀表示截止頻率。