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自适应光学技术 被引量：79
1
作者 姜文汉 《自然杂志》 北大核心 2006年第1期7-13,共7页
动态光学波前误差是困扰光学界几百年的老问题,自适应光学技术提供了解决这一难题的途径。自适应光学通过对动态波前误差的实时探测—控制—校正,使光学系统能够自动克服外界扰动,保持系统良好性能。本文在说明自适应光学技术的基本原理... 动态光学波前误差是困扰光学界几百年的老问题,自适应光学技术提供了解决这一难题的途径。自适应光学通过对动态波前误差的实时探测—控制—校正,使光学系统能够自动克服外界扰动,保持系统良好性能。本文在说明自适应光学技术的基本原理后,介绍由中国科学院光电技术研究所研制的三套自适应光学系统及其使用结果:1.2m望远镜天体目标自适应光学系统,“神光I”激光核聚变波前校正系统和人眼视网膜高分辨力成像系统。 展开更多
关键词 自适应光学 波前探测 波前控制 波前校正 高分辨力成像 激光核聚变 人眼视网膜
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哈特曼波前传感器的应用 被引量：48
2
作者 姜文汉 鲜浩 +3 位作者 杨泽平 姜凌涛 饶学军 许冰 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第2期228-235,共8页
夏克—哈特曼（S－H）波前传感器可以用很高的采样频率同时测量出光场的相位分布和强度分布。它不仅作为波前传感器广泛地应用于自适应光学系统之中，而且还用于光学元件和光学系统的检测、激光光束质量诊断和大气扰动测量之中。我们研... 夏克—哈特曼（S－H）波前传感器可以用很高的采样频率同时测量出光场的相位分布和强度分布。它不仅作为波前传感器广泛地应用于自适应光学系统之中，而且还用于光学元件和光学系统的检测、激光光束质量诊断和大气扰动测量之中。我们研制了一系列S－H波前传感器。本文总结了这些传感器在不同领域的测量结果。 展开更多
关键词 S-H波前传感器 自适应光学 光学系统
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自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法仿真与分析 被引量：50
3
作者 杨慧珍 李新阳 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1355-1360,共6页
随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨... 随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。 展开更多
关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 数值仿真 变形镜 收敛
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用于活体人眼视网膜观察的自适应光学成像系统 被引量：45
4
作者 凌宁 张雨东 +4 位作者 饶学军 李新阳 王成 胡弈云 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1153-1158,共6页
利用自适应光学技术 ,研制了两套活体人眼视网膜高分辨力成像系统 ,在实时校正人眼波前误差的基础上 ,实现活体人眼视网膜细胞尺度的高分辨力成像。这两套系统分别采用 19和 37单元小型压电变形反射镜作为波前校正元件 ,哈特曼夏克 (Har... 利用自适应光学技术 ,研制了两套活体人眼视网膜高分辨力成像系统 ,在实时校正人眼波前误差的基础上 ,实现活体人眼视网膜细胞尺度的高分辨力成像。这两套系统分别采用 19和 37单元小型压电变形反射镜作为波前校正元件 ,哈特曼夏克 (Hartmann Shack)波前传感器测量波前误差 ,用眼底反射的半导体激光作为波前探测的信标。在用计算机控制自适应光学系统实现人眼波前误差校正后 ,触发闪光灯照明视网膜 ,用CCD相机记录视网膜的高分辨力图像。校正后的残余波前误差的均方根值已分别小于 1/ 6和 1/ 10波长 ,相当于视网膜上成像分辨力分别为 3.4 μm和 2 .6 μm ,接近衍射极限。试验表明 37单元系统的成像质量更好。 展开更多
关键词 自适应光学 视网膜 高分辨力成像 变形反射镜 哈特曼-夏克波前传感器
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自适应光学发展综述 被引量：52
5
作者 姜文汉 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1-15,共15页
自适应光学(AO)是校正动态光学波前误差的技术。本文概述了近50年来AO的发展历程,包括发展初期,"星球大战"期间美国的发展,以及在地基高分辨力成像望远镜,激光系统(特别是惯性约束聚变)以及眼科等方面的应用,此外还给出AO的... 自适应光学(AO)是校正动态光学波前误差的技术。本文概述了近50年来AO的发展历程,包括发展初期,"星球大战"期间美国的发展,以及在地基高分辨力成像望远镜,激光系统(特别是惯性约束聚变)以及眼科等方面的应用,此外还给出AO的发展趋势。通过引用每一项技术发展,首创者的首篇文献,给出了比较清晰的发展脉络。 展开更多
关键词 自适应光学 波前校正 高分辨力成像
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中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究进展 被引量：50
6
作者 姜文汉 张雨东 +5 位作者 饶长辉 凌宁 官春林 李梅 杨泽平 史国华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期64-72,共9页
中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室,在突破了波前校正器(包括变形反射镜和高速倾斜反射镜)、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上,研制了一系列自适应光学系统,用于天... 中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室,在突破了波前校正器(包括变形反射镜和高速倾斜反射镜)、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上,研制了一系列自适应光学系统,用于天文望远镜、惯性约束聚变和人眼视觉研究等。 展开更多
关键词 自适应光学 天文望远镜 惯性约束聚变 视网膜成像 变形反射镜 波前传感器
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卫星激光通信现状与发展趋势 被引量：48
7
作者 赵尚弘 吴继礼 +3 位作者 李勇军 王翔 马丽华 韩仲祥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第9期25-39,共15页
对卫星激光通信近10年来的发展状况进行综合阐述,重点介绍了卫星激光通信的在轨实验现状和未来发展趋势。通过对已经取得成功的在轨激光通信实验进行综合分析,指出当前卫星之间的激光通信已发展到接近成熟的第二代,即将进入推广应用阶... 对卫星激光通信近10年来的发展状况进行综合阐述,重点介绍了卫星激光通信的在轨实验现状和未来发展趋势。通过对已经取得成功的在轨激光通信实验进行综合分析,指出当前卫星之间的激光通信已发展到接近成熟的第二代,即将进入推广应用阶段。定性分析了大气对上下行激光链路影响的差异,指出上行激光链路稳定性差的原因,明确今后星地激光通信的发展方向是自适应光学天线与多光束通信的结合。总结出卫星光网络演化进程,介绍了对卫星光网络体系结构的研究成果。分析指出卫星光网络在经历近10年低谷期之后,伴随着第二代卫星激光通信终端的成熟,已经初步具备了硬件基础。系统介绍一种中低轨卫星联合构建的双层卫星光网络的结构和网络性能,进而指出其扩展应用,为我国在空间光网络领域的发展提供思路和参考。 展开更多
关键词 光通信 大气闪烁 自适应光学 多光束激光通信 卫星光网络 卫星覆盖 网络性能
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自适应光学控制系统的有效带宽分析 被引量：43
8
作者 李新阳 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第12期1697-1702,共6页
分析了自适应光学控制系统中闭环带宽与对湍流校正的有效带宽的关系，比较了采用比例积分控制和纯滞后补偿控制的自适应光学控制系统的带宽。分析结果认为自适应光学控制系统应当具有较高的有效带宽，较低的闭环带宽，系统中的时间延迟... 分析了自适应光学控制系统中闭环带宽与对湍流校正的有效带宽的关系，比较了采用比例积分控制和纯滞后补偿控制的自适应光学控制系统的带宽。分析结果认为自适应光学控制系统应当具有较高的有效带宽，较低的闭环带宽，系统中的时间延迟是限制自适应光学控制系统有效带宽的主要因素。 展开更多
关键词 自适应光学 有效带宽 大气传播 光学系统
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自适应光学波前校正器技术发展现状 被引量：45
9
作者 林旭东 薛陈 +2 位作者 刘欣悦 王建立 卫沛锋 《中国光学》 EI CAS 2012年第4期337-351,共15页
波前校正器是自适应光学系统中的关键部件,相关技术已得到了多年的积累与发展。本文介绍了多种目前常用的波前校正器件,包括分离促动器连续表面变形镜、拼接子镜变形镜、薄膜变形镜、双压电片变形镜、微电子机械系统变形镜以及基于液晶... 波前校正器是自适应光学系统中的关键部件,相关技术已得到了多年的积累与发展。本文介绍了多种目前常用的波前校正器件,包括分离促动器连续表面变形镜、拼接子镜变形镜、薄膜变形镜、双压电片变形镜、微电子机械系统变形镜以及基于液晶技术的空间光调制器和自适应次镜等,给出了它们的实现方式及其基本工作原理,并从空间校正频率和校正速度等方面对各校正器的性能进行了比较。最后,总结了在新应用的需求下,波前校正器件的技术创新及发展趋势。 展开更多
关键词 自适应光学 波前校正器 变形镜 工作原理 现状
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夏克-哈特曼波前传感器的探测误差 被引量：31
10
作者 姜文汉 鲜浩 沈锋 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第2期218-227,共10页
夏克—哈特曼（S－H）传感器的探测误差是自适应光学系统的一个主要误差源。本文主要分析了S-H传感器的系统误差和随机误差，其误差源包括：CCD相机的读出噪声和背景电平，探测的像素数以及光子噪声。通过在计算哈特曼传感器子光斑质心... 夏克—哈特曼（S－H）传感器的探测误差是自适应光学系统的一个主要误差源。本文主要分析了S-H传感器的系统误差和随机误差，其误差源包括：CCD相机的读出噪声和背景电平，探测的像素数以及光子噪声。通过在计算哈特曼传感器子光斑质心时设定一个阈值可以大大提高传感器的探测精度。本文同时列举了实验数据和理论分析结果。 展开更多
关键词 自适应光学 波前传感器 误差分析
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137单元变形镜的性能测试及校正能力实验 被引量：38
11
作者 林旭东 刘欣悦 +2 位作者 王建立 王富国 卫沛锋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期267-273,共7页
自制了一个137单元分立促动器的连续镜面式变形镜,用于自适应光学相关技术的研究。首先,利用Zygo激光干涉仪对变形镜的静态性能进行了测试,包括面形测试、单个促动器的响应测试和耦合测试;然后,针对变形镜的校正能力,分别进行了Zernike... 自制了一个137单元分立促动器的连续镜面式变形镜,用于自适应光学相关技术的研究。首先,利用Zygo激光干涉仪对变形镜的静态性能进行了测试,包括面形测试、单个促动器的响应测试和耦合测试;然后,针对变形镜的校正能力,分别进行了Zernike多项式拟合和展平测试,并利用自适应光学实验平台实验验证了变形镜的校正能力;最后,利用搭建的快速响应测量平台测试了变形镜及其驱动电路的动态响应性能。测试及实验表明,137单元变形镜静态展平后的面形RMS值优于λ/50,PV值优于0.18λ(λ=632.8nm);能够对前7阶Zernike多项式进行较好的拟合和校正;变形镜及其高压驱动器的动态响应优于1kHz;该变形镜能使系统的Strehl ratio从小于0.1提高到优于0.9,明显改善了系统的成像能力。 展开更多
关键词 自适应光学 变形镜 性能测试 校正能力 动态响应
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夏克-哈特曼波前传感器的波前相位探测误差 被引量：28
12
作者 沈锋 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期666-671,共6页
对夏克 -哈特曼 (Shack- Hartmann)波前传感器的相位探测误差进行了分析 ,并分析了它的理论相位探测极限。分析结果表明 ,夏克 -哈特曼波前传感器的相位探测精度与探测器的噪声水平、探测目标的亮度有关 ,还与被探测对象的特性、孔径波... 对夏克 -哈特曼 (Shack- Hartmann)波前传感器的相位探测误差进行了分析 ,并分析了它的理论相位探测极限。分析结果表明 ,夏克 -哈特曼波前传感器的相位探测精度与探测器的噪声水平、探测目标的亮度有关 ,还与被探测对象的特性、孔径波前分割有关。给出了它们的关系表达式。 展开更多
关键词 自适应光学 波前传感器 相位误差
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自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验研究 被引量：35
13
作者 杨慧珍 陈波 +1 位作者 李新阳 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期205-210,共6页
随机并行梯度下降算法是一种极具应用潜力的自适应光学系统控制算法,具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。基于32单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验平台。考察算法增益系数... 随机并行梯度下降算法是一种极具应用潜力的自适应光学系统控制算法,具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。基于32单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验平台。考察算法增益系数和扰动幅度对校正效果和收敛速度的影响,验证随机并行梯度下降算法的基本原理。实验结果表明参量选取合适的情况下,随机并行梯度下降控制算法对静态或慢变化的畸变波前具有较好的校正能力。根据实验结果分析了影响随机并行梯度下降算法校正速度的主要因素。 展开更多
关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 光束净化
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大气光通信中大气湍流影响抑制技术研究进展 被引量：28
14
作者 陈纯毅 杨华民 +2 位作者 姜会林 冯欣 王辉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期779-791,共13页
大气湍流导致大气光通信链路的误码率上升。湍流影响抑制技术的研究成果有利于提升大气光通信的性能,提高链路的通信速率及距离。首先总结了大气湍流对光通信影响机理的最新研究成果,指出了不同大气湍流效应对光通信的影响形式,其中包... 大气湍流导致大气光通信链路的误码率上升。湍流影响抑制技术的研究成果有利于提升大气光通信的性能,提高链路的通信速率及距离。首先总结了大气湍流对光通信影响机理的最新研究成果,指出了不同大气湍流效应对光通信的影响形式,其中包括光强闪烁、光束漂移、到达角起伏、相位起伏、光束扩展等。综述了大气湍流影响抑制技术的研究动态和新进展,并根据抑制技术原理的不同,详细地论述了大孔径接收、分集、部分相干光传输、时域处理与阈值优化、自适应光学等技术。从抑制原理和效果出发,对各种大气湍流影响抑制技术进行了分析和讨论,最后简述了进一步开展工作的方向。 展开更多
关键词 通信技术 光通信 大孔径 分集 部分相干光 时域处理 自适应光学
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云南天文台1．2m望远镜61单元自适应光学系统 被引量：26
15
作者 饶长辉 姜文汉 +14 位作者 张雨东 凌宁 李梅 张学军 李彦英 官春林 陈东红 沈锋 廖周 汤国茂 周璐春 王彩霞 张昂 吴碧琳 魏凯 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期295-302,共8页
云南天文台1．2 m望远镜61单元自适应光学系统已经完成升级改造并投入使用。该自适应光学系统主要由倾斜跟踪控制回路、高阶校正回路以及高分辨力成像系统组成。为了提高系统的跟踪精度,倾斜跟踪控制回路由两级倾斜校正回路串联而成,用... 云南天文台1．2 m望远镜61单元自适应光学系统已经完成升级改造并投入使用。该自适应光学系统主要由倾斜跟踪控制回路、高阶校正回路以及高分辨力成像系统组成。为了提高系统的跟踪精度,倾斜跟踪控制回路由两级倾斜校正回路串联而成,用于校正望远镜的跟踪误差和大气湍流引起的倾斜跟踪误差。高阶校正回路主要由一套哈特曼波前传感器、一块61单元变形反射镜以及一套高速数字波前处理机组成。系统中哈特曼波前传感器的工作波段为400-700 nm,系统成像波段为700-900 nm。在介绍61单元自适应光学系统各组成部分的基础上,对该系统的性能进行了分析,并给出了实际天文恒星目标的高分辨力自适应光学成像观测结果。 展开更多
关键词 自适应光学 波前传感器 跟踪 性能分析
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提高Hartmann波前传感器质心探测精度的阈值方法 被引量：23
16
作者 沈锋 姜文汉 《光电工程》 CAS CSCD 1997年第3期1-8,共8页
详细地讨论了Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测的误差来源。主要讨论了光量子起伏、ＣＣＤ的背景电子噪声引起的质心探测误差，并对采样阈值对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测精度的影响进行了分析，计算结果表明采取阈值的方法... 详细地讨论了Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测的误差来源。主要讨论了光量子起伏、ＣＣＤ的背景电子噪声引起的质心探测误差，并对采样阈值对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测精度的影响进行了分析，计算结果表明采取阈值的方法对提高质心的探测精度是非常有利的。本文对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器的优化设计以及实际操作提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 波前传感器 哈特曼法 自适应光学 探测概率 阈值
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波像差与光束质量指标的关系 被引量：22
17
作者 鲜浩 姜文汉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期415-419,共5页
用数值计算的方法，研究了不同类型波像差及其组合的均方根值（ＲＭＳ）和β及Ｓｔｒｅｈｌ比的关系，建立了拟合关系式。
关键词 自适应光学 波像差 光束质量 光束传输 激光
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微流控光学及其应用 被引量：25
18
作者 梁忠诚 赵瑞 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2008年第6期16-23,共8页
微流控光学(optofluidics)通过融合微流控学和光学、光电子学技术合成新颖的功能器件和系统,微流控光学系统的主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化。结构可调性为自适应光学提供了新的技术途径,光学检测与微流分析功... 微流控光学(optofluidics)通过融合微流控学和光学、光电子学技术合成新颖的功能器件和系统,微流控光学系统的主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化。结构可调性为自适应光学提供了新的技术途径,光学检测与微流分析功能的集成将促进微型全分析系统技术的应用和发展,光学与微流控技术的融合则为传统光学器件的可调化和微型化提供了可能。介绍微流控光学这一前沿交叉学科的基本概念和应用前景。叙述了微流控自适应光学、微流控光学检测、微流控激光器以及微流控光学集成器件的近期研究成果和应用前景。 展开更多
关键词 微流控光学 微流控技术 自适应光学 微型激光器 光学集成器件
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自适应光学技术在惯性约束聚变领域应用的新进展 被引量：24
19
作者 姜文汉 杨泽平 +8 位作者 官春林 张小军 饶长辉 张雨东 李恩德 许鸿 黄林海 凡木文 施宁平 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1625-1634,共10页
在惯性约束聚变(ICF)领域,采用自适应光学(AO)技术进行波前控制是解决ICF激光系统中光束质量问题的重要手段。报道了"神光Ⅲ"原型装置中8套工程化自适应光学系统、未来ICF系统发展所需的大口径可拆卸变形镜(DM)样镜研制以及IC... 在惯性约束聚变(ICF)领域,采用自适应光学(AO)技术进行波前控制是解决ICF激光系统中光束质量问题的重要手段。报道了"神光Ⅲ"原型装置中8套工程化自适应光学系统、未来ICF系统发展所需的大口径可拆卸变形镜(DM)样镜研制以及ICF自适应光学波前控制技术的最新研究进展。8套工程化自适应光学系统在"神光Ⅲ"原型装置上实现了到靶点的全系统静态像差校正,改善了靶点焦斑能量分布,验证了校正对打靶时X射线分布的改善效果。所研制的17单元大口径可拆卸变形镜的口径为284 mm×284 mm,行程大于±6 μm,谐振频率大于500 Hz。在ICF自适应光学波前控制技术中,采用了基于哈特曼传感器近场相位测量的控制方法和基于靶室远场的随机并行梯度下降(SPGD)控制方法均能取得良好的校正性能。 展开更多
关键词 自适应光学 惯性约束聚变 可拆卸变形镜 波前控制算法
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人眼高阶像差校正和视觉分析系统 被引量：25
20
作者 薛丽霞 饶学军 +3 位作者 王成 胡弈云 凌宁 姜文汉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期893-897,共5页
人眼除具有可用眼镜或接触镜校正的低阶像差(离焦、像散)之外,还普遍存在高阶像差。高阶像差的存在影响着屈光系统的成像质量。为研究高阶像差对视觉功能的影响,利用自适应光学技术,建立了具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能的人... 人眼除具有可用眼镜或接触镜校正的低阶像差(离焦、像散)之外,还普遍存在高阶像差。高阶像差的存在影响着屈光系统的成像质量。为研究高阶像差对视觉功能的影响,利用自适应光学技术,建立了具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能的人眼高阶像差校正和视觉分析系统。介绍了系统实现高阶像差校正和视觉分析的工作原理;阐述了波前校正器、哈特曼波前探测系统、控制系统等关键单元技术;列出了系统对泽尼克模式像差的校正效果,绝大多数像差从0.5λ降低到0.2λ以下;阐明系统功能的实现过程,并给出仿真实验的结果。该系统为进一步研究高阶像差对视功能的影响提供了有效的手段。 展开更多
关键词 自适应光学 成像系统 视觉分析 高阶像差
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