模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析

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模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析

杨慧珍, 王斌, 刘瑞明, 马良

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杨慧珍, 王斌, 刘瑞明, 马良. 模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

引用本文:

杨慧珍, 王斌, 刘瑞明, 马良. 模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

Yang Huizhen, Wang Bin, Liu Ruiming, Ma Liang. Analysis of anti-noise capability of model-based wavefront sensorless adaptive optics system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

Citation:

Yang Huizhen, Wang Bin, Liu Ruiming, Ma Liang. Analysis of anti-noise capability of model-based wavefront sensorless adaptive optics system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

1.
淮海工学院江苏省海洋资源开发研究院,江苏连云港 222005;
2.
中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏徐州 221116

基金项目:

国家自然科学基金（11573011）;中国科学院重点实验室基金（LAOF201302）;江苏省"六大人才高峰"项目（2015-DZXX-045）;江苏省高校自然科学基金（14KJB510004）

作者简介:
杨慧珍(1973-),女,副教授,博士,主要从事自适应光学技术及其应用方面的研究。Email:yanghz526@126.com

中图分类号: TP273.2

Analysis of anti-noise capability of model-based wavefront sensorless adaptive optics system

1.
Marine Resource Development Institute of Jiangsu,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;
2.
School of Information and Control Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China

摘要: 对于N单元变形镜，模型式无波前探测自适应光学系统只需N+1次远场光斑测量，收敛速度快。使用88单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统仿真平台，分别从理论分析和仿真实验出发探讨模型式无波前探测自适应光学系统在噪声情况下的波前校正性能。结果表明：噪声条件下，基于模型的无波前探测自适应光学系统收敛速度保持不变；相同湍流条件时，不同噪声水平下的校正效果接近。与噪声水平50 dB时的结果相比，按照给定湍流条件从弱到强，噪声水平为30 dB时校正后平均RMS相对误差分别为4.75%、4.04%和2.58%。上述结果验证了基于模型的无波前探测自适应光学系统具有较强的抗噪能力。
- 波前校正 /
- 自适应光学系统 /
- 光电探测器 /
- 噪声
Abstract: For an N-element deformable mirror, the model-based wavefront sensorless adaptive optics (AO) system only needs N+1 imaging acquisitions, which means rapid convergence. An AO system was simulated with an 88-element deformable mirror and a CCD. The convergence and the correction performance of AO system under noise were investigated. Results showed that the convergence under noise is the same as that of AO system under no noise. The correction effect is very close to each other under different noise for the same turbulence condition. Compared with correction results under 50 dB, averaged RMS relative errors of 30 dB are 4.75%, 4.04% and 2.58% respectively according to given turbulence conditions from weak to strong. Above results verified that the model-based wavefront sensorless AO system has a relative strong anti-noise capability.
- wavefront correction /
- adaptive optics system /
- photodetector /
- noise

[1]	Yang Huizhen, Wu Jian, Gong Chenglong. Model-based sensorless adaptive optics system[J]. Acta Optica Sinica, 2014, 34(8):0801002. (in Chinese)杨慧珍, 吴健, 龚成龙. 基于模型的无波前探测自适应光学系统[J]. 光学学报, 2014, 34(8):0801002.
[2]	Muller R A. Buffington A. Real-time correction of atmospherically degraded telescope images through image sharpening[J]. J Opt Soc Am A, 1974, 64(9):1200-1210.
[3]	Yu Ji, Dong Bing. Experimental study of wavefront sensorless adaptive optics based on deformable mirror eigen modes[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(3):0322004. (in Chinese)喻际,董冰. 基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统实验研究[J]. 光学学报, 2015, 35(3):0322004.
[4]	Yang Q, Zhao J, Wang M, et al. Wavefront sensorless adaptive optics based on the trust region method[J]. Opt Lett, 2015, 40(7):1235-1237.
[5]	Antonello J, Werkhover T V, Verhaegen M, et al. Optimization-based wavefront sensorless adaptive optics for multiphoton microscopy[J]. J Opt Soc A, 2014, 31(6):1370-1347.
[6]	Huang L H, Rao C H. Wavefront sensorless adaptive optics:a general model-based approach[J]. Optics Express, 2011, 19(1):371-379.
[7]	Yang H Z, Soloviev O, Verhaegen M. Model-based wavefront sensorless adaptive optics system for large aberrations and extended object[J]. Optics Express, 2015, 23(19):24587-24601.
[8]	Wang B R, Booth M J. Optimum deformable mirror modes for sensorless adaptive optics[J]. Optics Communications, 2009, 282:4467-4474.
[9]	Yang Huizhen, Liu Rong, Liu Qiang. Model wavefront-sensorless adaptive optics system based on eigenmodes of deformable mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3639-3644. (in Chinese)杨慧珍, 刘荣, 刘强. 基于变形镜本征摸的模型式无波前探测自适应光学系统[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12):3639-3644.
[10]	Cai Dongmei, Wang Kun, Jia Peng, et al. Sampling methods of power spectral density method simulating atmospheric turbulence phase screen[J]. Acta Phy Sin, 2014, 63(10):104217. (in Chinese)蔡冬梅, 王昆, 贾鹏, 等. 功率谱反演大气湍流随机相位屏采样方法的研究[J]. 物理学报, 2014, 63(10):104217.
[11]	Jiang W H, Ling N, Rao X J. Fitting capability of deformable mirror[C]//Proceedings of SPIE, 1991, 1542:130-137.

[1]	詹海潮, 王乐, 彭秦, 王文鼐, 赵生妹. 涡旋光束的自适应光学波前校正技术研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20210428-1-20210428-10. doi: 10.3788/IRLA20210428
[2]	方舟, 徐项项, 李鑫, 刘金龙, 杨慧珍, 龚成龙. 自适应增益的SPGD算法 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200274-1-20200274-7. doi: 10.3788/IRLA20200274
[3]	范文强, 王志臣, 陈宝刚, 陈涛, 安其昌. 自适应光学相干层析在视网膜高分辨成像中的应用 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200333-1-20200333-13. doi: 10.3788/IRLA20200333
[4]	雍佳伟, 郭友明, 饶长辉. 基于像差共轭组合模型的自适应光学系统控制方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190534-1-20190534-9. doi: 10.3788/IRLA20190534
[5]	邓可然, 魏凯, 晋凯, 董若曦, 李敏, 张雨东. 1.8米望远镜钠信标自适应光学系统的高对比度成像性能研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20200058-1-20200058-9. doi: 10.3788/IRLA20200058
[6]	杜海伟. 弱场偏振探测技术灵敏度及噪声的定性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305006-0305006-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0305006
[7]	郭广明. 基于流动控制的超声速混合层气动光学效应校正方法研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 809001-0809001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0809001
[8]	张颖, 柯熙政, 陈明莎. 受激布里渊散射波前畸变校正仿真实验 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1122001-1122001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1122001
[9]	宋定安, 李新阳, 彭真明. 0-1故障模型在自适应光学系统中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111004-1111004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111004
[10]	徐宁, 付跃刚, 浦东. 单透镜高分辨成像系统的研究和设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1118001-1118001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
[11]	高春清, 张世坤, 付时尧, 胡新奇. 涡旋光束的自适应光学波前校正技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 201001-0201001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0201001
[12]	陈波, 杨靖, 李新阳, 杨旭, 李小阳. 相干光照明主动成像波前畸变的数字式快速校正 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 732001-0732001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0732001
[13]	毛珩, Tao Louis, 陈良怡. 自适应光学技术在深层动态荧光显微成像中的应用和发展 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 602001-0602001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0602001
[14]	闫伟, 陈志华, 杜太焦, 关奇. 基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1032001-1032001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1032001
[15]	邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋. 大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
[16]	曹哲玮, 杨春. 微波光链路和光电探测器残余相位噪声的测量 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717006-0717006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0717006
[17]	于洵, 朱磊, 姜旭, 武继安, 李建强. 基于微透镜阵列偏振探测器的噪声性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 189-195.
[18]	杨慧珍, 刘荣, 刘强. 基于变形镜本征模的模型式无波前探测自适应光学系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3639-3644.
[19]	王士绅, 隋修宝, 陈钱, 顾国华. 高速高清CCD自适应相关双采样技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 155-159.
[20]	母杰, 郑文佳, 李梅, 饶长辉. 基于FPGA和DSP技术的自适应光学系统在线大气湍流参数测量平台 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 703-708.

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模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0817002

1. 淮海工学院江苏省海洋资源开发研究院,江苏连云港 222005;

2. 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏徐州 221116

作者简介:
杨慧珍(1973-),女,副教授,博士,主要从事自适应光学技术及其应用方面的研究。Email:yanghz526@126.com

收稿日期: 2016-12-05
修回日期: 2017-01-15
刊出日期: 2017-08-25

基金项目:

国家自然科学基金（11573011）;中国科学院重点实验室基金（LAOF201302）;江苏省"六大人才高峰"项目（2015-DZXX-045）;江苏省高校自然科学基金（14KJB510004）

中图分类号: TP273.2

关键词:

摘要: 对于N单元变形镜，模型式无波前探测自适应光学系统只需N+1次远场光斑测量，收敛速度快。使用88单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统仿真平台，分别从理论分析和仿真实验出发探讨模型式无波前探测自适应光学系统在噪声情况下的波前校正性能。结果表明：噪声条件下，基于模型的无波前探测自适应光学系统收敛速度保持不变；相同湍流条件时，不同噪声水平下的校正效果接近。与噪声水平50 dB时的结果相比，按照给定湍流条件从弱到强，噪声水平为30 dB时校正后平均RMS相对误差分别为4.75%、4.04%和2.58%。上述结果验证了基于模型的无波前探测自适应光学系统具有较强的抗噪能力。

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