[发明专利]一种抑制自适应光学系统非共光路像差的方法

说明书

本发明公开了一种抑制自适应光学系统非共光路像差的方法，具体步骤按照以下方式实施：步骤1、搭建以耦合进单模光纤光功率为系统评价指标的自适应光学校正系统光路；步骤2、利用自适应光学校正系统光路的误差抑制回路进行误差抑制；步骤3、利用自适应光学校正系统光路的AO闭环校正回路进行AO闭环校正；步骤4、将步骤3校正后的控制电压信号加载到变形镜的各个驱动器上，使变形镜产生与步骤2所得的参考波前共轭的变形量以校正入射波前的像差，完成畸变波前相位的校正。自适应光学校正系统光路包括误差抑制回路和AO闭环校正回路，两个回路相互配合，提高通信系统的通信质量，提高耦合进单模光纤的光功率。

技术领域

发明属于无线激光通信技术领域，涉及一种抑制自适应光学系统非共光路像差的方法。

背景技术

在大气激光通信中，当激光信号在大气中传输时，大气湍流会使传输光束的波前相位随机起伏，引起光束抖动、光斑漂移、闪烁、光束扩展等大气湍流效应，降低激光束的光束质量，严重影响激光通信系统的稳定性和可靠性。自适应光学系统能够实时测量光波受大气湍流扰动引起的波前畸变，并将其转换成相应的控制信号后加到波前校正器上，使波前畸变得到实时补偿，进而使地基大口径光学望远镜能够实现接近衍射极限的目标成像。

但是由于自适应光学系统波前探测器和成像探测器非共光路部分所用的光学器件存在差异，在装调误差以及温度和重力变化等因素的影响下，系统的静态像差不可避免。自适应光学系统在实际工作过程中无法测量和补偿成像光路的静态像差，且波前探测器和波前校正器的闭环控制回路在校正该光路波前畸变时，会将自身光路的静态像差附加到成像光路，导致像差的不确定性，必须予以校准。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制自适应光学系统非共光路像差的方法，具有利用耦合进单模光纤光功率，通过随机迭代算法，对利用波前传感器测量的畸变波前进行实时校正的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种抑制自适应光学系统非共光路像差的方法，具体步骤按照以下方式实施：

步骤1、搭建以耦合进单模光纤光功率为系统评价指标的自适应光学校正系统光路；

步骤2、利用自适应光学校正系统光路的误差抑制回路进行误差抑制；

步骤3、利用自适应光学校正系统光路的AO闭环校正回路进行AO闭环校正；

步骤4、将步骤3校正后的控制电压信号加载到变形镜的各个驱动器上，使变形镜产生与步骤2所得的参考波前共轭的变形量以校正入射波前的像差，完成畸变波前相位的校正。

自适应光学校正系统光路包括误差抑制回路和AO闭环校正回路。

误差抑制回路包括变形镜，单模光纤耦合器和波前控制器。

AO闭环校正回路包括变形镜，波前传感器和波前控制器。

步骤2具体为：

步骤2.1、将变形镜的初始控制电压置零，对变形镜的促动器施加随机扰动电压；

步骤2.2、通过SPGD算法确定变形镜的控制电压的初始值和系统的参考波前，具体的：用光电探测器测量耦合进单模光纤的光功率，当耦合进单模光纤的光功率达到系统设定的阈值或者最大值，则终止迭代过程，在迭代结束前使用哈特曼波前传感器测量波前，所测到的波前即为后续波前校正系统的参考波前，此时变形镜所施加的电压值即为系统的初始值。

步骤3中利用步骤2得到的初始值和参考波前，在AO闭环校正回路通过PID控制算法更新变形镜的控制电压。

重复步骤2至步骤4，实现动态模拟波前的实时校正。

本发明的有益效果是：

自适应光学校正系统光路包括误差抑制回路和AO闭环校正回路，两个回路相互配合，提高通信系统的通信质量，提高耦合进单模光纤的光功率。