[发明专利]基于最优像质评价函数的自适应光学轨道角动量光束波前修复方案

摘要

本发明提供了一种基于最优像质评价函数的自适应光学系统对轨道角动量(orbital angular momentum-OAM)光束畸变波前进行校正的方案，与传统使用沙克哈特曼波前传感器进行波前修复的方法相比，我们所提方案不需要加入导频光束，建立了一套无波前传感器的波前补偿修复方案，利用梯度下降算法进行优化控制，不断更新目标函数的值，寻找最优变形镜镜面形貌对波前畸变进行修复。该波前补偿方案能够对具有相位奇点的轨道角动量光束畸变波前进行修复，无需加入导频光束，而且控制灵活，成本较低，反应速率高，结构清晰，并且易于集成实现。

主权项

一种基于最优像质评价函数的自适应光学系统，用于修复OAM光束波前畸变，其特征在于，该系统由探测装置和修复装置组成:所述探测装置使用像质传感器和像质分析器来实现；所述像质传感器主要包括用来测量成像面上光强分布的光电转换器件以及配套的数据处理与传输设备；所述像质分析器用于计算像质评价函数的数值，得到像质评价函数的瞬态值；所述修复装置利用变形镜，扰动生成器，梯度估计器，凸透镜和控制器来实现；所述变形镜是自适应光学系统最重要的器件，通过改变镜面面形可以消除大气湍流信道带来的相位畸变；所述扰动生成器是对变形镜的所有控制单元同时施加扰动电压；所述梯度估计器是根据扰动电压进行梯度估计；所述凸透镜将传输光束汇聚到像质传感器；所述控制器用于判断控制梯度下降算法的迭代次数，优化控制电压并驱动变形镜产生形变补偿畸变波前像差。