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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
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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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自适应光学系统几种随机并行优化控制算法比较 被引量:35
2
作者 杨慧珍 李新阳 姜文汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-16,共6页
直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度... 直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度、校正效果、局部极值3个方面对遗传算法、单向扰动随机并行梯度下降、双向扰动随机并行梯度下降及模拟退火算法进行了比较。仿真结果表明,遗传算法收敛速度太慢,不适用于需要实时控制的自适应光学系统;双向扰动随机并行梯度下降算法收敛速度、校正效果要优于单向扰动随机并行梯度下降,且能够适应各种情况下的扰动电压;模拟退火几乎以概率1收敛到全局极值附近,且收敛速度是上述算法中最快的。 展开更多
关键词 自适应光学系统 随机并行梯度下降算法 模拟退火 遗传算法 数值仿真
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随机并行梯度下降光束净化实验研究 被引量:21
3
作者 梁永辉 王三宏 +1 位作者 龙学军 于起峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期613-618,共6页
利用自适应光学技术进行光束净化是高能激光系统中一项重要的研究内容。为实现光束净化系统的小型化和低成本,基于系统性能评价函数无模型最优化的波前畸变校正方法是适合的技术方案。就随机并行梯度下降(SPGD)最优化算法在光束净化系... 利用自适应光学技术进行光束净化是高能激光系统中一项重要的研究内容。为实现光束净化系统的小型化和低成本,基于系统性能评价函数无模型最优化的波前畸变校正方法是适合的技术方案。就随机并行梯度下降(SPGD)最优化算法在光束净化系统中的应用展开研究。针对高能激光束常见的像差分布进行了SPGD波前校正的数值模拟,在此基础上构建了37单元自适应光学光束净化实验平台,讨论了双边扰动梯度估计和迭代增益系数自适应变化对算法收敛特性的影响。数值模拟与实验结果验证了SPGD算法对不同程度波前畸变的校正能力,表明了SPGD光束净化方案的可行性。 展开更多
关键词 自适应光学 光束净化 随机并行梯度下降 系统性能评价函数 无模型最优化 数值模拟
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受大气湍流影响的光学波前模拟 被引量:17
4
作者 胡朝晖 姜文汉 《光电工程》 CAS CSCD 1995年第2期50-56,共7页
大气湍流对光学波前的影响可以用Zernike模式分析,由于Zernike模式并非统计独立,需要转而寻找一种称为Karhunen-Loeve(简称K-L)函数的系数,它们统计独立,而且可以展开为Zernike多项式的形... 大气湍流对光学波前的影响可以用Zernike模式分析,由于Zernike模式并非统计独立,需要转而寻找一种称为Karhunen-Loeve(简称K-L)函数的系数,它们统计独立,而且可以展开为Zernike多项式的形式。本文介绍的就是用K-L函数构造随机波前的原理和仿真构造尝试。 展开更多
关键词 自适应光学 计算机模拟 波前校正 大气湍流
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自适应光学系统的模式法数值模拟 被引量:10
5
作者 严海星 陈涉 +1 位作者 张德良 李树山 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期103-108,共6页
建立了利用模式法(Zernike多项式展开法)对自适应光学系统进行数值模拟的理论模型,编制了计算程序,并与激光大气传输计算程序衔接起来,进行了大量数值模拟计算。首次发现:存在泽尼特(Zernike)多项式展开的最佳项... 建立了利用模式法(Zernike多项式展开法)对自适应光学系统进行数值模拟的理论模型,编制了计算程序,并与激光大气传输计算程序衔接起来,进行了大量数值模拟计算。首次发现:存在泽尼特(Zernike)多项式展开的最佳项数,大于一定项数的展开式的效果迅速变坏,竖排和斜排的泽尼特多项式展开有类似的结果,文献中认为可以采用的15项泽尼特多项式展开的效果不好,最佳项数随着横向风速的增加而减小,在风速较大时最佳项数下的模式法结果稍好于直接斜率控制法的结果。 展开更多
关键词 自适应光学 数值模拟 模式法 激光传输
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哈特曼波前探测及波前校正的仿真与误差分析 被引量:8
6
作者 吴毅 王英俭 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期473-479,共7页
报道了以37单元自适应光学系统为原型的波前校正计算机仿真模型。讨论了系统波前哈特曼(Hartmann)探测误差,拟合误差以及变形镜波前复原误差。提出了自适应光学系统在校正大气湍流引起的波前位相畸变时存在最佳有效孔径的... 报道了以37单元自适应光学系统为原型的波前校正计算机仿真模型。讨论了系统波前哈特曼(Hartmann)探测误差,拟合误差以及变形镜波前复原误差。提出了自适应光学系统在校正大气湍流引起的波前位相畸变时存在最佳有效孔径的设想。 展开更多
关键词 自适应光学 计算机仿真 波前探测 误差分析
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自适应光学系统的数值模型 被引量:9
7
作者 王英俭 吴毅 龚知本 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1994年第1期59-64,共6页
本文讨论了有限单元变形镜自适应光学系统的数值模型及其算法,建立了一个反映自适应光学系统各组成部分的数值模拟程序,并利用这个程序对激光大气传输湍流效应的位相补偿进行了数值模拟,其中包括大气相干长度,非等晕性及自适应光学... 本文讨论了有限单元变形镜自适应光学系统的数值模型及其算法,建立了一个反映自适应光学系统各组成部分的数值模拟程序,并利用这个程序对激光大气传输湍流效应的位相补偿进行了数值模拟,其中包括大气相干长度,非等晕性及自适应光学系统的有限响应带宽对补偿效率的影响。 展开更多
关键词 自适应光学 数值模拟 激光气传输
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基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟 被引量:8
8
作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 关奇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1-8,共8页
由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波... 由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波前重构方法的自适应光学系统校正大气热晕进行了数值模拟。数值模拟结果表明,与直接斜率法相比,变形镜本征模式法可以通过本征模式的选择,改变校正相位的空间频率成分,消除空间高频成分对热晕校正的影响,从而抑制相位补偿不稳定性的发生,提高自适应光学系统闭环控制的稳定性和对大气热晕的校正效果。 展开更多
关键词 大气光学 自适应光学 变形镜本征模式 波前重构 热晕效应 相位补偿不稳定性 数值模拟
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Combinational-deformable-mirror adaptive optics system for compensation of high-order modes of wavefront 被引量:7
9
作者 杨华峰 刘桂林 +2 位作者 饶长辉 张雨东 姜文汉 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第8期435-437,共3页
A new kind of adaptive optics (AO) system, in which several low spatial frequency deformable mirrors (DMs) with optical conjugation relationship are combined to correct high-order aberrations, is proposed. The pha... A new kind of adaptive optics (AO) system, in which several low spatial frequency deformable mirrors (DMs) with optical conjugation relationship are combined to correct high-order aberrations, is proposed. The phase compensation principle and the control method of the combinational AO system are introduced. The numerical simulations for the AO system with two 60-element DMs are presented. The results indicate that the combinational DM in the AO system can correct different aberrations effectively as one single DM with more actuators, and there is no change of control method. This technique can be applied to a large telescope AO system to improve the spatial compensation capability for wavefront by using current DM. 展开更多
关键词 ABERRATIONS adaptive optics Computer simulation Mirrors WAVEFRONTS
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分块式空间望远镜波前传感及控制方法的仿真研究 被引量:6
10
作者 张晓芳 董冰 +3 位作者 黄一帆 毛珩 王姗姗 俞信 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期7-11,共5页
分块式空间望远镜的波前传感及控制方法是实现高分辨率成像的关键。空间望远镜在轨展开后,由于空间环境及光学系统本身的特点,存在位置和面形误差,波前误差动态范围大、空间频率覆盖宽,需要采用分级校正的方法逐步减小误差。给出了波前... 分块式空间望远镜的波前传感及控制方法是实现高分辨率成像的关键。空间望远镜在轨展开后,由于空间环境及光学系统本身的特点,存在位置和面形误差,波前误差动态范围大、空间频率覆盖宽,需要采用分级校正的方法逐步减小误差。给出了波前校正流程及相应的波前传感及控制方法。利用Zemax软件建立了同轴偏场三反射镜系统仿真模型,并对主镜进行了分块设计。针对该系统模型,建立了分块式空间望远镜系统波前传感及控制集成仿真软件,通过分析分块主镜的波前误差校正过程验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 自适应光学 波前传感 集成仿真 分块式空间望远镜
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变形镜参数变化对湍流像差校正效果的影响 被引量:7
11
作者 邵力 鲜浩 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期7-10,共4页
利用61单元自适应光学系统湍流校正过程仿真模型,分析计算了变形镜的交连值、高斯指数与自适应光学系统校正能力的关系.发现当交连值的稳定性变差时,引起校正效果的波动程度与高斯指数有关.高斯指数取1.9~2.1时,波前位相差的校正效果... 利用61单元自适应光学系统湍流校正过程仿真模型,分析计算了变形镜的交连值、高斯指数与自适应光学系统校正能力的关系.发现当交连值的稳定性变差时,引起校正效果的波动程度与高斯指数有关.高斯指数取1.9~2.1时,波前位相差的校正效果受交连值变化的影响最大,原因是校正算法的前提为各个驱动器的影响函数是线性叠加的. 展开更多
关键词 自适应光学 变形镜 像差校正 数值模拟计算 交连值 高斯指数
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旋转相位屏模拟大气湍流时空特性的测量 被引量:6
12
作者 谭涛 罗奇 +2 位作者 谭毅 刘超 李新阳 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2015年第8期55-62,共8页
利用一个高速多单元哈特曼传感器对旋转相位屏模拟大气湍流的空间特性和时间特性进行了研究。空间特性方面,计算了湍流的大气相干长度和波面的相位空间结构函数,对比了波前的Zernike系数方差分布。时间特性方面,测量了模拟湍流的Greenw... 利用一个高速多单元哈特曼传感器对旋转相位屏模拟大气湍流的空间特性和时间特性进行了研究。空间特性方面,计算了湍流的大气相干长度和波面的相位空间结构函数,对比了波前的Zernike系数方差分布。时间特性方面,测量了模拟湍流的Greenwood频率和时间功率谱,并提出了一种新的计算时间常数的方法——残差均方值法。结果表明旋转相位屏模拟的大气湍流符合Kolmogorov湍流统计理论。 展开更多
关键词 大气光学 自适应光学 湍流模拟 相位屏 大气相干长度 时间常数
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自适应光学系统随机并行梯度下降算法 被引量:5
13
作者 马慧敏 张鹏飞 +2 位作者 张京会 范承玉 王英俭 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1206-1210,共5页
随机并行梯度下降(SPGD)算法可以对系统性能指标直接优化来校正畸变波前。对基于SPGD算法的61单元自适应光学系统进行仿真模拟,分析了对不同初始静态畸变波前的校正能力,并比较了不同性能指标情况下的算法增益系数、扰动幅度值的选取... 随机并行梯度下降(SPGD)算法可以对系统性能指标直接优化来校正畸变波前。对基于SPGD算法的61单元自适应光学系统进行仿真模拟,分析了对不同初始静态畸变波前的校正能力,并比较了不同性能指标情况下的算法增益系数、扰动幅度值的选取及校正情况。仿真结果表明:算法收敛速度很大程度上依赖于增益系数和扰动幅度值,对畸变较大的波前,随机扰动幅度在0.50~0.85范围内,性能指标采用焦斑平均半径比采用斯特列尔比取得的校正效果好。 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 波前畸变
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受大气湍流影响的光学波前模拟方法研究 被引量:5
14
作者 胡谋法 《光学与光电技术》 2003年第5期10-12,共3页
介绍了模拟自适应光学系统中受大气湍流影响的光学波前的四种方法,即基于Zernike多项式的K-L函数展开法、小波法、Fourier法以及ARMA法。分析比较了四种方法模拟精度和速度。结果表明,前两种方法不论是精度还是速度上都比较好,更适合湍... 介绍了模拟自适应光学系统中受大气湍流影响的光学波前的四种方法,即基于Zernike多项式的K-L函数展开法、小波法、Fourier法以及ARMA法。分析比较了四种方法模拟精度和速度。结果表明,前两种方法不论是精度还是速度上都比较好,更适合湍流波前的模拟。 展开更多
关键词 大气湍流 自适应光学系统 光学波前模拟 ZERNIKE多项式 K-L函数展开法 小波变换 FOURIER变换 ARMA过程
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自适应光学系统中大气湍流的模型分析与计算机仿真 被引量:3
15
作者 周昶宁 阎吉祥 +1 位作者 俞信 曹根瑞 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期249-251,共3页
由于自适应光学系统的实现成本很高,所以利用电子计算机进行系统仿真,把它作为一种行之有效的研究方式已被大量应用。讨论了在自适应光学系统计算机仿真中,大气湍流形成畸变波前过程的仿真模型,提出了利用Kol mogorov功率谱算法构造畸... 由于自适应光学系统的实现成本很高,所以利用电子计算机进行系统仿真,把它作为一种行之有效的研究方式已被大量应用。讨论了在自适应光学系统计算机仿真中,大气湍流形成畸变波前过程的仿真模型,提出了利用Kol mogorov功率谱算法构造畸变波前的方法。 展开更多
关键词 自适应光学 大气湍流 计算机仿真
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对Hartmann-Shack波前传感器平移误差的研究 被引量:4
16
作者 叶红卫 鲜浩 张雨东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期1-4,10,共5页
Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比... Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比值不大于0.5%。这为Hartmann-Shack传感器的装配提供了理论依据和技术指标。 展开更多
关键词 自适应光学 波前传感器 平移误差 哈特曼-夏克传感器
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自适应光学人眼像差调控及其应用 被引量:5
17
作者 戴云 肖飞 +4 位作者 赵军磊 康健 杨彦荣 赵豪欣 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期36-48,共13页
自适应光学技术能够对波前像差进行实时测量及调控。1997年,该技术被首次成功地应用于活体人眼像差的调控,并获得了接近衍射极限的高分辨力视网膜视细胞图像和传统低阶像差矫正无法达到的"超视力"。随后自适应光学技术在眼科... 自适应光学技术能够对波前像差进行实时测量及调控。1997年,该技术被首次成功地应用于活体人眼像差的调控,并获得了接近衍射极限的高分辨力视网膜视细胞图像和传统低阶像差矫正无法达到的"超视力"。随后自适应光学技术在眼科学研究中得到迅速发展。就研究内容来看,该领域主要包括视网膜高分辨力成像和人眼像差操控与视功能研究两大方向。美国Rochester大学Williams教授和加利福利亚大学Roorda教授于2011年分别对视网膜高分辨力成像和人眼像差操控与视功能研究方向的研究作了非常全面的综述。1997年,光电所在国内率先开展人眼自适应光学技术及其应用研究,本文在简单介绍人眼自适应光学系统原理的基础上,报道了光电所在该领域近五年的主要研究进展。 展开更多
关键词 人眼像差 自适应光学 视觉训练 视觉仿真器 人眼散射 图像复原
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横向压电效应变形镜优化设计 被引量:5
18
作者 吴伟彬 戴一帆 +2 位作者 关朝亮 范占斌 钟曜宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期208-214,共7页
变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固... 变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固有频率。通过正交匹配两者的厚度参数可满足系统的工作要求。夹具的材料和结构参数会影响系统的热变形特性。使用与镜片材料相同的夹具,系统的热变形最小,对高度和壁厚进行优化可以减小甚至消除系统的热变形。最后,通过电压特性仿真得到了优化后变形镜各分立电极的影响函数。 展开更多
关键词 自适应光学 横向压电效应 变形镜 优化设计 仿真
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激光导星自适应光学系统一阶理论模型 被引量:4
19
作者 陈京元 李有宽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期649-657,共9页
激光导星可以部分解决自适应光学系统信标难题。给出典型激光导星自适应光学系统主要误差空间功率谱的简化计算模型。与常用的Monte-Carlo类型的模拟相比,该模型提供了激光导星自适应光学系统性能随主要控制参数变化的一种快速有效的评... 激光导星可以部分解决自适应光学系统信标难题。给出典型激光导星自适应光学系统主要误差空间功率谱的简化计算模型。与常用的Monte-Carlo类型的模拟相比,该模型提供了激光导星自适应光学系统性能随主要控制参数变化的一种快速有效的评估手段。 展开更多
关键词 自适应光学 激光导星 谱方法 建模与仿真
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自适应光学系统光学部分的计算机模拟 被引量:4
20
作者 李俊 陈海清 +1 位作者 任温馨 余洪斌 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期669-672,共4页
利用相位屏(PS)方法通过软件模拟大气湍流,进而研究了自适应光学(AO)系统中哈特曼-夏克(H-S)波前传感器的计算机模拟技术。使用基于Zernike多项式的模式法重构波前,验证了模拟方法的可行性,完成了AO系统光学部分的计算机模拟。
关键词 自适应光学(AO) 大气湍流 相位屏(PS) 哈特曼夏克(H-S)传感器 仿真模拟 ZERNIKE多项式
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