[发明专利]基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置及方法

权利要求书

1.基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置，其特征在于：该装置包括：光源(1)、空间滤波器(2)、准直透镜(3)、变形镜(4)、反射镜(5)、哈特曼波前探测器(6)、波前记录器(7a)、数据处理单元(7b)、通道划分器(7c)和高压放大器(8)；其中，

光源(1)、空间滤波器(2)和准直透镜(3)产生与变形镜(4)和哈特曼波前探测器(6)口径相匹配的平面波；

通道划分器(7c)根据变形镜(4)的面形影响函数模型确定有效影响区域，并根据变形镜(4)驱动器与哈特曼波前探测器子孔径的布局对变形镜(4)的驱动器进行通道划分；

数据处理单元(7b)根据通道划分器(7c)划分的通道数目确定使用的Hadamard矩阵的阶次，并向各通道输出电压，经高压放大器(8)后施加到变形镜(4)将平面波反射进入哈特曼波前探测器(6)，并由波前记录器(7a)计算并存储波前斜率；最后，数据处理单元(7b)通过对波前斜率矩阵进行运算和多通道分离，求取传递矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置，其特征在于：所述的光源(1)可以用观测目标或空间参考目标替代，只是需先进行标定和增加重复测量次数，以减弱大气湍流引入的波前斜率测量误差。

3.根据权利要求1所述的基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置，其特征在于：所述的变形镜(4)面形影响函数模型可以由商用干涉仪测量。

4.根据权利要求1所述的基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置，其特征在于：所述的Hadamard矩阵的阶次的选取由变形镜驱动器数目和有效影响区域决定。

5.根据权利要求1所述的基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置，其特征在于：所述的传递矩阵为稀疏矩阵，矩阵中零的数目由哈特曼波前探测器(6)与变形镜(4)的布局及变形镜的有效影响区域决定。

6.根据权利要求1所述的基于Hadamard矩阵多通道方法的自适应光学系统传递矩阵测量装置的测量方法，其特征在于：该测量方法传递矩阵测量步骤分为：多通道生成、多通道测量和多通道分离；具体如下：

步骤(1)多通道生成的方法为：通道划分器(7c)根据变形镜(4)的面形影响函数确定有效影响区域，再利用有效影响区域对变形镜(4)的驱动器进行通道划分，如果划分出的通道数目不存在对应阶次的Hadamard矩阵，则可虚拟几个通道以使通道数目存在对应阶次的Hadamard矩阵，最终得到分组矩阵C_M，C_M的行向量数为所有驱动器的个数，列向量数为所有的通道数；

步骤(2)多通道测量的方法为：光源(1)的光束经空间滤波器(2)和准直透镜(3)后得到标准平面波，入射到变形镜(4)后，经反射镜(5)将光波导入哈特曼波前探测器(6)中，由波前记录器(7a)计算并记录波前斜率向量；测量传递矩阵时，数据处理单元(7b)将多通道对应的Hadamard矩阵的每列依次作为电压向量施加到变形镜(4)的驱动器上，产生相应的波前，并由波前记录器(7a)记录并获取波前斜率矩阵G_M，再通过数据处理单元(7b)进行矩阵运算，得到多通道的传递矩阵D_M；

步骤(3)多通道分离的方法为：为取得单通道的传递矩阵D_S，需对D_M进行多通道分离，分离时，需根据驱动器的有效影响区域和子孔径尺寸来确定单通道传递矩阵D_S的稀疏程度。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：步骤(2)中多通道的传递矩阵D_M利用公式求取；其中，n_M为划分的通道数目，v_m为驱动器所加电压大小，G_M为斜率矩阵，为n_M阶的Hadamard矩阵的转置。