内腔自适应光学系统校正激光器畸变 被引量：8

1

作者 杨振刚 陈海清 +1 位作者 李捷 周华东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2205-2208,共4页

固体激光器中,增益介质由于热沉积产生的热畸变严重影响了激光器的稳定性、输出功率和光束质量。研究了一种内腔自适应光学系统校正激光器腔内畸变的方法,利用微机电变形反射镜作为固体激光器的内腔全反射镜,通过控制变形镜的面型改善... 固体激光器中,增益介质由于热沉积产生的热畸变严重影响了激光器的稳定性、输出功率和光束质量。研究了一种内腔自适应光学系统校正激光器腔内畸变的方法,利用微机电变形反射镜作为固体激光器的内腔全反射镜,通过控制变形镜的面型改善激光器输出光束的模式及功率。从腔外引入的一束信标光通过激光器内腔后反射出腔外,用波前探测器可测得激光器工作时腔内畸变对此信标光的影响,并通过搭建的自适应光学系统平台可闭环校正此畸变。实验结果表明,闭环校正后,激光器的输出功率提高了近3倍,且激光光束质量得到了明显的改善。 展开更多

关键词 自适应光学 畸变补偿 输出功率 光束质量

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基于波前传感器标定优化的自适应光学校正方法 被引量：8

2

作者 苏春轩 董理治 +4 位作者 樊新龙 赖柏衡 马士青 杨平 许冰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期71-80,共10页

在自适应板条固体激光器光束净化研究中,基于最小二乘法的传统自适应光学系统以斜率残差平方和最小为校正目标。当激光器光束的波前畸变无法被变形镜完全补偿且补偿后仍然有大量的波前残差时,斜率残差平方和最小不能等效于光束质量最优... 在自适应板条固体激光器光束净化研究中,基于最小二乘法的传统自适应光学系统以斜率残差平方和最小为校正目标。当激光器光束的波前畸变无法被变形镜完全补偿且补偿后仍然有大量的波前残差时,斜率残差平方和最小不能等效于光束质量最优值,因此该方法只能获得系统的次优解。针对此问题,提出一种新颖的自适应光学校正方法。该方法以提高光束质量为目标,根据波前畸变以及变形镜的校正能力,使用优化算法对波前传感器的标定位置进行优化,再使用传统自适应光学系统进行像差补偿。仿真结果表明,相较于未进行标定优化的传统自适应光学系统,使用该方法可以在变形镜校正能力有限的情况下有效提升自适应光学系统的校正效果。 展开更多

关键词 自适应光学 像差补偿 板条固体激光器 标定优化

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自适应光学在超分辨荧光显微镜中的应用

3

作者 王翔宇 陈曦 +1 位作者 曹暾 马冬晗 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期37-51,共15页

超分辨荧光显微镜突破了传统荧光显微镜的分辨率限制,使得人们能够在纳米量级分辨率下观察细胞和组织样品,极大地推动了生命科学的发展。在这一技术中,仪器和样品引入的像差均会导致空间分辨率降低,进而导致成像质量恶化。为此,人们引... 超分辨荧光显微镜突破了传统荧光显微镜的分辨率限制,使得人们能够在纳米量级分辨率下观察细胞和组织样品,极大地推动了生命科学的发展。在这一技术中,仪器和样品引入的像差均会导致空间分辨率降低,进而导致成像质量恶化。为此,人们引入了自适应光学技术,通过直接或间接的手段探测像差,再通过波前校正元件来校正像差,从而获得高质量的超分辨图像。本文介绍了自适应光学的起源与工作原理,总结了其在超分辨荧光显微镜中的应用,并展望了其未来的发展前景。 展开更多

关键词 显微 荧光显微镜 超分辨 自动与自适应光学 像差补偿 波前传感

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适用于波前处理器的自适应光学系统非共光路像差补偿方法 被引量：6

4

作者 王亮 陈涛 +3 位作者 刘欣悦 贾建禄 林旭东 卫沛锋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期116-120,共5页

提出了一种适合硬件形式波前处理器的非共光路像差校正方法.讨论了非共光路像差的产生原因和运用相位差异技术检测非共光路像差的方法.根据波前处理器的工作流程,推导了将非共光路像差折算到波前探测器参考点偏移量的算法,编写了实现算... 提出了一种适合硬件形式波前处理器的非共光路像差校正方法.讨论了非共光路像差的产生原因和运用相位差异技术检测非共光路像差的方法.根据波前处理器的工作流程,推导了将非共光路像差折算到波前探测器参考点偏移量的算法,编写了实现算法的主控计算机软件模块.在望远镜光路中以光源为目标开展实验,用本文算法校正后,目标能量集中度提高了17.6%,证明了该方法的可行性. 展开更多

关键词 自适应光学 像差校正 波前处理器 波前探测

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基于像差补偿的近红外显微干涉硅通孔测量 被引量：1

5

作者 吴春霞 马剑秋 +2 位作者 高志山 郭珍艳 袁群 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期301-312,共12页

为了实现深宽比大于6∶1的硅通孔的形貌测量,提出了一种基于像差补偿的近红外显微干涉检测方法。该方法采用近红外宽带光作为光源,能够穿透硅通孔,检测系统中内置变形镜自适应像差补偿模块,主动补偿硅通孔引入的调制像差。在检测硅通孔... 为了实现深宽比大于6∶1的硅通孔的形貌测量,提出了一种基于像差补偿的近红外显微干涉检测方法。该方法采用近红外宽带光作为光源,能够穿透硅通孔,检测系统中内置变形镜自适应像差补偿模块,主动补偿硅通孔引入的调制像差。在检测硅通孔三维形貌时,依据COMSOL Multiphysics有限元仿真软件得到的三维硅通孔高深宽比结构对探测光的调制像差规律,指导设置需变形镜补偿的像差种类和量值,用基于频域的评价函数指标阈值,判定硅通孔底部图像的聚焦状态,获得待测硅通孔清晰的底部图像,本质上提升探测光的重聚焦能力。在此基础上,使用垂直扫描干涉法得到待测硅通孔的深度与其三维形貌分布。实验测量了直径为10μm、深度为65μm、深宽比为6.5∶1和直径为10μm、深度为103μm、深宽比为10.3∶1的硅通孔深孔,并与高精度SEM的测量结果对比,深度测量的相对误差为1%。与白光显微干涉测量结果对比表明,本文所提出的方法可以获得清晰的高深宽比硅通孔的底部图像,有效增强底部的宽谱干涉信号和对比度,能够准确测量更高深宽比硅通孔的三维形貌。 展开更多

关键词 无损测量 光学显微干涉 自适应像差补偿 COMSOL仿真 硅通孔形貌

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强激光辐照对变形镜补偿能力影响的实验研究 被引量：5

6

作者 封斐 魏斌斌 +2 位作者 刘文广 姜宗福 周琼 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第12期40-46,共7页

连续面形分立驱动变形镜(CFDA-DM)是自适应光学系统中最重要的器件。在高能激光系统中,此种变形镜(DM)很容易产生热变形,这对DM的补偿能力和输出光束质量有较大影响。通过构建实验平台对DM热变形进行研究,利用功率为2.5kW的激光对DM镜... 连续面形分立驱动变形镜(CFDA-DM)是自适应光学系统中最重要的器件。在高能激光系统中,此种变形镜(DM)很容易产生热变形,这对DM的补偿能力和输出光束质量有较大影响。通过构建实验平台对DM热变形进行研究,利用功率为2.5kW的激光对DM镜面连续辐照130s,镜面波前峰谷值(d_(PV))由辐照前的0.0806λ增长到0.5423λ,面形像差中高阶成分有0.1220λ,低阶成分主要是离焦和像散。利用DM将波前d_(PV)为0.4853λ的0°像散补偿到d_(PV)为0.0707λ后再用功率为2.5kW的激光对DM镜面连续辐照180s,此时波前d_(PV)由0.0707λ增加到0.7548λ,其中高阶成分有0.2487λ。可见热变形不但产生低阶像差,还产生较大成分的高阶像差。此高阶像差不能用DM自身进行校正,是影响高能激光系统输出光束质量的重要因素。 展开更多

关键词 自适应光学 热形变 像差补偿 变形镜

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利用波前调制技术提升光透明样品的双光子成像分辨率 被引量：2

7

作者 高玉峰 夏先园 +1 位作者 李慧 郑炜 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期245-252,共8页

组织光透明技术结合双光子显微成像(TPM)技术能够有效提升生物样品的显微成像深度,然而现有的光透明剂与常用显微物镜的浸润介质折射率并不匹配,会引入球差从而降低深层组织成像的荧光强度和分辨率。针对该问题分析了球差对TPM荧光强度... 组织光透明技术结合双光子显微成像(TPM)技术能够有效提升生物样品的显微成像深度,然而现有的光透明剂与常用显微物镜的浸润介质折射率并不匹配,会引入球差从而降低深层组织成像的荧光强度和分辨率。针对该问题分析了球差对TPM荧光强度和分辨率的影响,建立了由物镜特性(数值孔径和浸润介质)、聚焦深度和物体折射率等参数构成的球差补偿模型,进而指导空间光调制器进行球差补偿。对荧光小球仿体样品和光透明脑组织样品的双光子成像结果显示,该球差补偿方法能显著提升样品信号量和系统纵向分辨率。另外,该方法在校正过程中无需多次成像,操作简单且耗时短,对光透明剂和显微物镜无特殊要求,具有较强的通用性。 展开更多

关键词 双光子显微成像 自适应光学技术 组织光透明技术 像差矫正

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基于微机械薄膜变形镜的人眼视网膜成像研究 被引量：2

8

作者 沈建新 钮赛赛 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期111-116,共6页

高分辨率视网膜图像能够为视网膜疾病的早期诊断、治疗、人眼视觉的科学研究提供重要依据。本研究探讨人眼像差和高分辨率视网膜图像的像差补偿技术,着重H-S传感器像差测量、波前重构算法、变形镜控制算法,提出了基于微机械薄膜变形镜... 高分辨率视网膜图像能够为视网膜疾病的早期诊断、治疗、人眼视觉的科学研究提供重要依据。本研究探讨人眼像差和高分辨率视网膜图像的像差补偿技术,着重H-S传感器像差测量、波前重构算法、变形镜控制算法,提出了基于微机械薄膜变形镜的自适应光学系统闭环控制。通过校正模拟眼的静态像差和人眼的动态像差的实验表明,能够达到减小人眼像差、获得人眼视网膜细胞的初步图像,为进一步获取视网膜各层细胞图像提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 自适应光学 像差补偿 视网膜成像 微机械薄膜变形镜

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基于Zernike模式法的变形反射镜补偿面型求解方法 被引量：2

9

作者 周晓斌 栾亚东 +2 位作者 焦明印 张宣智 杨子建 《红外技术》 CSCD 北大核心 2014年第10期782-786,共5页

针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时,补偿面型求解的复杂性,借助波前补偿原理,提出利用变形反射镜对系统Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合Zernike模式法复原波前,利用CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程... 针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时,补偿面型求解的复杂性,借助波前补偿原理,提出利用变形反射镜对系统Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合Zernike模式法复原波前,利用CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例,仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法,加深对自适应光学原理的认识。 展开更多

关键词 自适应光学 变形反射镜 ZERNIKE多项式 波像差响应 补偿面型

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少驱动单元数的柱面变形反射镜设计和测试 被引量：1

10

作者 解昆 刘文广 +2 位作者 魏斌斌 周琼 习锋杰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第A02期198-204,共7页

对于高能激光输出波前中的低阶像差，可以使用柱面反射镜与球面反射镜组合对其中的离焦和像散进行补偿。根据悬臂梁理论设计了一种变形反射镜，并通过有限元仿真，对变形镜结构和各尺寸参数进行了优化，镜面行程达到19μm，残差峰谷值小... 对于高能激光输出波前中的低阶像差，可以使用柱面反射镜与球面反射镜组合对其中的离焦和像散进行补偿。根据悬臂梁理论设计了一种变形反射镜，并通过有限元仿真，对变形镜结构和各尺寸参数进行了优化，镜面行程达到19μm，残差峰谷值小于1．4μm。依据优化设计结果制作了柱面变形镜样件，使用菲索干涉仪对柱面变形镜的面型精度及压电陶瓷驱动电压与形变量的关系进行了测试。测试结果表明，通过控制压电驱动器的位移，这一结构的变形镜能够产生所需的抛物柱面，行程达到11μm。 展开更多

关键词 光学设计 自适应光学 变形反射镜 低阶像差 补偿 柱面

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基于遗传算法的闭环自适应光学系统

11

作者 李捷 肖娟 《武汉工业学院学报》 CAS 2010年第1期47-49,63,共4页

介绍了一种基于基因算法的闭环自适应控制光学系统。这个光学系统由变形镜、计算机、半透半反镜、波前传感器和高压驱动器组成。通过基因算法调整变形镜37个独立电极的电压,可以改变变形镜的表面形状,从而补偿激光光束的畸变。经测量,... 介绍了一种基于基因算法的闭环自适应控制光学系统。这个光学系统由变形镜、计算机、半透半反镜、波前传感器和高压驱动器组成。通过基因算法调整变形镜37个独立电极的电压,可以改变变形镜的表面形状,从而补偿激光光束的畸变。经测量,这种自适应光学方法能够导致激光光束的平均斯特列尔比有80%的改善。 展开更多

关键词 自适应光学 基因算法 激光畸变补偿

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光刻物镜中主动液体透镜的像差特性研究 被引量：10

12

作者 袁文全 巩岩 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期207-213,共7页

为了对光刻物镜的像差进行补偿,设计了一种主动液体透镜,并分析了该主动液体透镜变形过程中的像差变化特性。用去离子水、氟化锂设计了一种主动液体透镜,在考虑重力及静水压力的情况下,分别计算了一点至六点均布、各点均匀施加载荷作用... 为了对光刻物镜的像差进行补偿,设计了一种主动液体透镜,并分析了该主动液体透镜变形过程中的像差变化特性。用去离子水、氟化锂设计了一种主动液体透镜,在考虑重力及静水压力的情况下,分别计算了一点至六点均布、各点均匀施加载荷作用下镜片的变形;然后对变形镜片的挠度进行了Zernike多项式拟合,得到了各标准Zernike多项式系数所表示的像差与机械挤压力之间的函数关系。计算表明:主动液体透镜的各标准Zernike多项式系数值随受力大小呈强线性关系;除一点受力变形外,在多点受力变形情况下主动液体透镜像差的前三项均为piston,defocus及n-foil;主动液体透镜对piston项及defocus项这两种像差的调节能力随受力点的增加有增强趋势,而对其他类型像差的调节能力则呈下降趋势。 展开更多

关键词 主动光学 自适应光学 主动变形透镜 像差补偿 有限元法 泽尼克多项式拟合

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热畸变激光光束的闭环自适应补偿 被引量：6

13

作者 李捷 陈海清 吴鹏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1605-1608,共4页

随着基于硅微加工技术的微机电(MEMS)技术的发展,搭建低成本的自适应光学系统以校正激光束畸变成为可能。首先根据模态耦合理论分析了热畸变对光束质量的影响,并用数值方法得到理想基模和畸变基模耦合振幅与泽尼克(Zernike)畸变之间的... 随着基于硅微加工技术的微机电(MEMS)技术的发展,搭建低成本的自适应光学系统以校正激光束畸变成为可能。首先根据模态耦合理论分析了热畸变对光束质量的影响,并用数值方法得到理想基模和畸变基模耦合振幅与泽尼克(Zernike)畸变之间的关系。然后采用一种新型的微机电变形反射镜搭建了一个闭环自适应光学实验系统,用来对热畸变激光光束进行补偿,并对自适应闭环控制方法进行了研究。闭环实验结果显示闭环自适应光学实验系统能很好地改善激光束质量,斯特列尔比(StrehlRatio)平均可以达到80%。 展开更多

关键词 自适应光学 热畸变补偿 微变形镜

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用于激光二极管抽运固体激光器热畸变补偿的微变形镜特性研究 被引量：5

14

作者 李捷 陈海清 余洪斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1198-1202,共5页

在很多高功率的激光器中,由于热效应的缘故会导致激光器的光束质量大幅下降。为了改善激光光束的动态畸变,自适应光学是一种有效的方法。作为自适应光学系统的核心部件,设计了一种可用于大功率激光二极管抽运固体激光器(DPL)热畸变补偿... 在很多高功率的激光器中,由于热效应的缘故会导致激光器的光束质量大幅下降。为了改善激光光束的动态畸变,自适应光学是一种有效的方法。作为自适应光学系统的核心部件,设计了一种可用于大功率激光二极管抽运固体激光器(DPL)热畸变补偿的新型可变形反射镜,并且通过工艺流片实际制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。对该微机电系统(MEMS)微变形镜的变形特性进行了详细的理论分析和模拟研究,并和实际测量结果进行了比较,得到了满意的结果。为了实现闭环控制,对微变形反射镜的光学影响函数矩阵进行了全面测量,并用得到的电压矩阵对畸变激光光束的波前进行了校正。实验结果表明,微变形反射镜可以有效地改善激光光束质量。 展开更多

关键词 自适应光学 热畸变补偿 微变形镜 激光二极管抽运固体激光器

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人眼眼底成像系统中自适应光学像差校正控制模型研究 被引量：2

15

作者 贾皓丽 沈建新 钮赛赛 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期37-44,共8页

对于自适应光学人眼眼底成像系统,由于人眼波前像差具有动态特性,为获得清晰、高分辨率的眼底图像,变形镜必须能够实时跟踪并补偿人眼中随时间变化的像差信息。本研究探讨自适应光学像差校正控制技术,基于自动控制理论建立自适应光学连... 对于自适应光学人眼眼底成像系统,由于人眼波前像差具有动态特性,为获得清晰、高分辨率的眼底图像,变形镜必须能够实时跟踪并补偿人眼中随时间变化的像差信息。本研究探讨自适应光学像差校正控制技术,基于自动控制理论建立自适应光学连续系统模型,分析基于纯积分、比例-积分和Smith预补偿控制器下的控制系统模型及其控制性能。在自行构建的成像系统自适应光学平台上,对10只受试人眼动态像差样本进行像差校正实验。与校正前的像差((0.862±0.088)λ,λ为0.785μm)比较,纯积分控制、PI控制和Smith预补偿控制这3种方法的校正后像差((0.154±0.033)λ、(0.133±0.026)λ、(0.103±0.011)λ)均显著降低(P<0.05),表明各种控制器的像差校正系统均具备一定的像差校正能力。单因素方差分析的结果表明,Smith预补偿控制的校正后像差显著低于纯积分控制和PI控制方法,表明Smith预补偿控制器下校正后的像差具有最大的显著差异,即具有最好的像差校正效果。Smith预补偿控制模型可为实时校正人眼动态像差进而获取人眼眼底图像提供理论依据。 展开更多

关键词 自适应光学 人眼像差 像差校正 Smith预补偿控制器

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