波前畸变

摘要： 近年来,直接液体冷却薄片激光器因其体积功率比小,热管理能力强等优势而成为研究热点.本文建立了一套直接液体冷却薄片激光器波前畸变的分析方法.应用该方法研究了直接液体冷却薄片激光器中抽运光均匀性对光束波前畸变的影响.计算分析了均匀性为92%,80%和70%,且总的抽运功率不变时,激光器高阶像差分布情况.随着均匀性逐渐减弱,激光器中高阶像差逐渐增强,低阶像差量基本保持不变.实验中,设计加入波导和未加入波导结构,构建了均匀性为92%和70%的抽运光分布,分别测量了两种情况下的波前抖动情况以及波前畸变分布,抽运功率为5 kW时,测量获得了整个增益模块的光程差高阶分量(OPD_(H)),其畸变量均方根(RMS)值为0.66μm和0.79μm,实验结果和理论分析结果基本趋势一致.

摘要： 与射频通信相比,空间激光通信具有传输速率高、保密性能强、终端功耗低等优点,目前已成为当前通信领域的一个研究热点。同时,空间激光通信也面临着一些严峻的技术挑战,如大气湍流导致空间激光通信的信道情况十分复杂,复杂的信道会引发信号光强度起伏剧烈,信标光跟踪与瞄准困难,接收端的信号光场波前畸变严重等。为了提升空间激光通信在复杂信道环境中的性能,学者们将深度学习技术引入到空间激光通信系统中。多项研究表明,深度学习在空间激光通信的诸多方面表现出了优越的信息处理能力。对近年来深度学习技术在空间激光通信信号处理与检测,信标光捕获与跟踪以及波前畸变探测与校正等方面的应用做一全面梳理,并对用于空间激光通信的深度学习技术的前景进行展望。

摘要： 波前传感器自适应光学系统的波前畸变校正效果主要取决于重构波前的精度,而现有的模式法、区域法等方法重构波前精度较低,波前畸变校正性能有待提高。针对这一问题,提出一种基于小波分形插值算法的大气湍流波前畸变重构,在对原始波前进行小波变换的基础上采用分形插值的方法,能够有效提高精度,同时避免高频信息丢失,最后进行小波逆变换得到重构波前。仿真结果表明,与传统的最小方差估计算法相比,该方法重构波前的灰度平均梯度由0.065增加到0.7654,均方根误差由3.2492下降到0.6346。

摘要： 文章首先对光束角度偏转技术、影响因素以及具体应用方案展开分析,并将其作为研究基础;其次,对光束波前畸变检测技术及应用详细研究,确定不同技术的优劣势,制定针对性的方案;最后,制定波前畸变补偿方案,保证结果的精准性,为相关方面研究工作提供借鉴和支持。

摘要： 高功率固体激光装置对大口径反射镜附加波前畸变和姿态稳定提出了苛刻的要求,在确保姿态稳定性的同时,要求低应力夹持使附加波前畸变峰谷值(PV值)<λ/3, 波长λ=633?nm.提出了一种正面三点支撑结合侧面八点限位的大口径反射镜夹持技术,对该夹持结构下引起的附加波前畸变进行了仿真和实验研究,并对反射镜姿态稳定性进行了不同工况下的实验模拟.结果表明,该夹持方式引入的附加波前畸变PV值约为23.6?nm,振动、晃动、翻转不同工况下反射镜指向变化PV值小于50?μrad,附加波前畸变和姿态稳定性均满足高功率激光装置的要求.

摘要： 总结了国内外自适应光学技术在无线光通信系统应用中的研究进展和技术分类,同时介绍了西安理工大学在该领域的工作,包括有波前测量的自适应光学系统、无波前测量的自适应光学系统、液晶空间光调制器波前校正、偏摆镜和变形镜组合的波前校正、空间光光纤耦合自适应光学波前校正等.自适应光学技术可有效修正无线光通信系统中由大气湍流引起的畸变波前,提高耦合效率和通信性能.虽然这些方法在理论分析和工程实际中尚不完善,但不失为人们在该领域进行的有益探索.

摘要： 为应对大口径天文望远镜因结构弯沉和形变导致的次镜姿态失调、系统像质退化等问题,本文提出了采用小口径平行光源构造人工星点,配合夏克哈特曼波前传感器,利用局部口径波前探测获得局部波像差信息以计算次镜失调量,并结合精密六足位移平台实现次镜姿态实时校正的方法.本文基于目前正在研制中的1m口径离轴格里高利太阳望远镜实际参数,采用光学软件模拟和数学仿真方法,分析了局部口径的波前探测可行性.仿真结果表明,当选取局部口径直径为200mm、波前传感器像点质心偏移探测精度达到0.01 μm时,即可有效提取波像差信息,以此计算次镜姿态并加以校正,可满足望远镜光学系统像差要求.

摘要： 本文提出大视场气动光学波前畸变场测量方法,将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影中心出发穿过扰流区到人工点的光程差,2m超声速风洞中某跨大气层飞行器模型实验结果表明本方法可以定量测量波前畸变场,测得机头与机翼的斜激波所致的波前畸变结构正确.本方法无需使用价格昂贵的相干光源和平行光光学组件,光路简单成本低,为气动光学效应的测试及校正技术研究提供了新途径.

摘要： 研究了波前畸变条件下基于残缺矢量阵列的波达方向估计问题;导出了一种适用于稀疏残缺矢量阵列并对波前畸变不敏感的多子阵投影极化MUSIC方法;进一步利用线性极化状态下矢量传感器导向矢量的实值性提出了一种基于相位平滑的修正方法，该修正方法性能要优于原始方法，且可处理两个相干信号源。

摘要： 本文对波前重构算法中的区域法进行了改进，使其能够应用于板条增益介质的波前畸变诊断。利用该方法对47块Nd:YAG板条增益介质沿厚度方向波前畸变进行测量，指出镀膜和加工等环节对增益介质的波前畸变可能造成的影响。按照波前畸变峰谷(PV)值对测量结果进行了统计，结果表明：增益介质造成的静态波前畸变参差不齐，测量样本中静态畸变PV值最多可达5μm以上，且仅有4.1％的增益介质静态畸变PV值小于1μm。通过选取某些增益介质使之级联，测量其组合波前畸变，发现在系统中使用两块波面互补的增益介质有助于减小系统的静态波前畸变。

摘要： 高能激光广泛应用于科研、工业和军事等领域，其波前畸变的精确测量对激光器性能的评价及激光武器系统的作战效能的评估至关重要。研究了表征激光束波前畸变的参数、分析了环路径向剪切干涉(cyclic radial shearing interferometer，CRSI)测量激光束波前畸变的原理，提出了一种高精度可行的循环式波面迭代算法。为了验证波面迭代算法的正确性和高精度，利用傅立叶变换进行了波前重建仿真，把含有畸变信息的干涉图样与纯载波干涉图样分别重建再相减，既移除了载频，又消除了干涉系统中各种光学元件对光束引入的附加相位，重建结果表明环路径向剪切干涉测量波前畸变具有较高的精度。

摘要： 从交叉眼干扰的基本原理出发，分析了交叉眼干扰时雷达接收信号波前畸变的原因，推导出了对单脉冲角跟踪雷达实施交叉眼干扰时角度误差和干扰功率计算的数学模型，对想定应用实例的计算机仿真结果表明，正确使用交叉眼干扰，能产生大于两干扰源在雷达处张角的角度误差，致使雷达跟踪在两干扰源张角之外的虚假目标，对提高载机的战场生存能力具有重要作用。

摘要： 本文分析了湍流大气光传输特性,讨论了光信号闪烁对宽带光无线通信误码率的影响及解决方案,提出了一种新的从光链路上矫正波前畸变,减弱信号闪烁、进而降低通信系统误码率的技术方案。该方案基于遗传算法和无模型盲优化的方式,以Zernike多项式系数为向量,对波前畸变进行编码,根据畸变波前的Zernike多项式的系数实现波前重构.其特点是没有预先测量波前相位畸变信息,而是采用施特列耳比作为遗传算法的适应度评判标准,通过优化达到最佳的波前畸变补偿效果。分析结果表明,本文方案对中等强度以下湍流大气的光传输具有明显改善效果。

摘要： 对于具有多个等效散射中心的扩展目标，其散射场存在波前畸变，使得目标跟踪雷达出现测角误差。随着目标的不断运动，测角误差出现闪烁性变化，即角闪烁。rn 讨论了扩展目标的角闪烁形成原理，以及具有多个等效散射中心的复杂目标的角闪烁计算方法，并通过算例分析其角闪烁特性。

摘要： 空间光学窗口是空间光学遥感器的重要组成部分.在外遮光罩和外热流的影响下,光学窗口玻璃有较大的温度梯度,导致光学系统波前畸变而降低成像质量.采用外遮光罩加热是将窗口的温度梯度控制在许用的范围内的有效手段.利用I-DEAS软件仿真分析了遮光罩的热传导率、截面厚度、比热容、辐射系数等热物性对遮光罩温度分布和窗口外玻璃的温度分布的影响;还对影响外遮光罩温度分布的其它因素,如舱壁法兰的温度、舱壁法兰与外遮光罩之间的热阻和多层隔热材料影响进行了分析.对遮光罩的材料的选用、加热位置和功率的优化有指导意义.

摘要： 激光大气通信机常常采用自适应光学(AO)系统补偿大气湍流的影响.传统的自适应光学视场非常小,本文分析了在主要湍流层的共轭面上设置两个变形反射镜(DM)的方法扩大自适应光学(AO)系统的校正视场,阐述了一种基于泽尼克多项式空间校正函数的非等晕性计算方法,并迸一步给出了在多激光导星(LGS)配合下,用一个夏克-哈特曼(SH)曲率传感器测量两个湍流层强度起伏的算法.结果表明,利用两个变形反射镜能够达到3弧分的校正视场.

摘要： 激光大气通信机常常采用自适应光学(AO)系统补偿大气湍流的影响.传统的自适应光学视场非常小,本文分析了在主要湍流层的共轭面上设置两个变形反射镜(DM)的方法扩大自适应光学(AO)系统的校正视场,阐述了一种基于泽尼克多项式空间校正函数的非等晕性计算方法,并迸一步给出了在多激光导星(LGS)配合下,用一个夏克-哈特曼(SH)曲率传感器测量两个湍流层强度起伏的算法.结果表明,利用两个变形反射镜能够达到3弧分的校正视场.

摘要： 本发明公开了一种基于LQG的自适应畸变波前校正器，包括激光器，沿激光器发射的光波的传播方向设置有变形镜，变形镜对激光器发射的光波进行反射且沿反射光波方向依次设置有分光棱镜，分光棱镜将反射光波分为两束光波，一束光波的传播方向依次设置有聚焦透镜、CCD相机，另一束光波传播方向设置有自适应光学系统，自适应光学系统包括光波传播方向设置的波前传感器，波前传感器通过电信号依次连接有数字滤波器、波前复原器、波前控制器、D/A数模转换器及高压放大器，高压放大器还通过电信号连接变形镜。本发明设备结构简单，能有效实现对含有随机高斯白噪声的畸变波信号进行校正处理。本发明还公开一种基于LQG的自适应畸变波前校正方法。

摘要： 本发明公开了一种基于深度学习的畸变波前预测方法。自适应光学系统(AO)是一类能够实时补偿大气湍流畸变波前的伺服延迟系统，通常延迟时间为2～3个采样周期，波前预测技术可有效解决该时延问题，提高系统的控制性能。深度学习可自提取图像深层特征，可被用于拟合多帧历史波前信息到预测波前信息的映射；本发明在于充分发挥神经网络的非线性拟合能力，利用多帧连续畸变波前帧与帧之间存在的时序特征，采用残差学习的方式消除相邻两帧之间的冗余信息，然后融合精化处理后的特征，最后，再次通过融合各级特征得到最终预测结果用于实时校正，以降低AO系统在应对具有高时间频率的大气湍流畸变波前时的时延误差，提高控制性能。

摘要： 本发明公开了一种基于LSTM网络的激光通信系统畸变波前预测方法，其预测过程为利用相位协方差函数在MATLAB中仿真产生符合激光通信系统中大气湍流统计分布的动态相位屏，模拟畸变波前，并将其分为两组分别作为LSTM网络预测模型的训练集与测试集，训练过程中输入历史连续畸变波前，输出下一帧待校正波前，经过迭代后生成多组预测模型，利用测试集进行效果验证，真值与预测值的残差平均RMS值作为预测模型的评价指标，选取残差平均RMS值最小的模型作为最终的预测模型，并将该模型部署到实际的激光通信系统中实现畸变波前的前向预测；本发明发挥神经网络的非线性拟合能力，充分利用LSTM网络的长短期记忆能力进行畸变波前预测，提高传输激光的能量集中度和通信能力。

摘要： 本发明公开了一种原子干涉重力仪振动噪声及波前畸变误差双补偿方法及装置，该方法的步骤包括：步骤S1：静态激光波前畸变测量：对原子干涉重力仪系统，测量静态时与原子作用的一对拉曼光的波前畸变分布步骤S2：动态振动噪声及激光波前畸变测量：测量拉曼光反射镜振动信号S(x，y，z，t)并进行滤波处理，同时实时测量动态拉曼激光波前畸变步骤S3：振动噪声及激光波前畸变实时补偿：利用自适应PID反馈控制算法驱动可变形镜变形，实时补偿振动噪声及激光波前畸变。该装置用来实施上述方法。本发明具有能够提高测量灵敏度、精度、稳定度和便携性等优点。

摘要： 本发明公开了一种可降低边缘波前畸变的板条激光增益介质ASE抑制装置，涉及激光技术领域。在该ASE抑制装置中，板条增益介质的两个侧面分别固定一导光体，并在导光体大面靠近板条增益介质的区域上镀制对荧光透明的导电薄膜，对导电薄膜通不同电流以匹配板条侧面温度；导光体远离板条增益介质的一端插入冷却器内部腔体的导光液中，使得荧光被导光体侧面导出到导光液中、然后经过导光液被冷却器腔体的内壁吸收。本发明既可在抑制板条激光增益介质的ASE、提升激光效率，又可降低其边缘波前畸变、提升激光光束质量。

摘要： 本发明提出了一种基于波前控制的畸变图像校正方法，步骤如下：搭建校正光学系统；光路上不设置畸变透镜时，波形传感器测量的光斑为参考波前；当光路中设置畸变透镜时，波形传感器测量的光斑为波前信息；根据参考波前与波前信息获得波前畸变信息；根据实时计算的光斑偏移信息构造畸变波前的倾斜角矩阵；根据倾斜角矩阵计算校正矩阵；根据校正矩阵实时控制变形镜的倾斜角使变形镜获得形变；相机在与波前传感器等像面处实时成像，得到的图像为畸变校正后的图像。本发明通过使用波前传感器获得目标成像时的波前信息并重构，降低图像质量的畸变波前，依据波前信息完成对变形镜的有效控制，使其产生相应形变，使得成像光路能够清晰完整成像。

摘要： 本发明涉及一种基于深度多分支补偿网络的涡旋光波前畸变校正方法。涡旋光是一种具有螺旋波阵面的特殊光场，多种模式的单态涡旋光自干涉可生成叠加态涡旋光。该方法设计了一种深度多分支补偿网络，选取前十项Zernike多项式对大气湍流相位进行数值模拟，根据不同Zernike多项式表征不同像差特征的原理，分支学习涡旋光畸变强度图与大气湍流相位屏的映射关系。在概念实验中，可以实现在多种湍流强度下，一旦给训练好的网络输入一个畸变涡旋光强度分布图，仅需极短时间网络即可较准确预测出对应的大气湍流补偿屏。该方法可用来对受相位干扰的畸变涡旋光进行校正，且校正效果良好。本方法具有良好的灵活性、快速性和鲁棒性，操作简便，泛化能力强。

摘要： 本发明公开了一种光栅压缩器波前畸变在线测量装置及测量方法，包括能产生中心波长可变的窄带准直宽激光光束并入射到待测光栅压缩器中的可变波长光源模块、能将待测光栅压缩器出射的待测光束引出并对待测光束进行全口径光束波前测量的取样及波前测量模块、能获得取样及波前测量模块采集到的信息并通过计算分析得出待测光栅压缩器的时空耦合波前畸变的计算机处理模块；所述计算机处理模块与取样及波前测量模块之间通信连接。本发明具有能够实现对待测光栅压缩器在线、快速、高精度的波前测量的优点。

摘要： 本发明涉及通信系统技术领域，尤其涉及基于残差注意力网络的波前畸变校正方法。本发明通过采用残差网络作为主干网络，并构建多尺度残差混合注意力网络结构，使用卷积操作将光强图像转换为特征图向后传播；通过不同尺度的卷积核来分布式提取特征，利用注意力机制提高网络对破损光斑特征的识别率；最后设计网络损失函数，从而得到符合实际波前像差的zernike系数。本发明通过残差注意力网络能快速准确地重构湍流相位，从而有效校正畸变；通过混合注意力网络的设置，能较少增加时间复杂度的情况下大幅提高准确率。本发明的方法具有精确度高、实时性好和灵活性强的特点，为深度学习在AO系统中的实际应用提供了保障。

摘要： 本发明公开了一种可校正波前畸变的电光开关，其包括壳体、依次平行设置于壳体内的窗口、电光晶体、反射镜及压电层，窗口与电光晶体及反射镜三者之间形成2个放电腔，2个放电腔内各放置一个环电极且2个放电腔内均密封有放电气体，压电层的两侧分别设置有上电极层及下电极层，上电极层远离压电层一面与反射镜的表面连接，下电极层被图形化为多个分立电极阵列。采用反射式等离子体电极普克尔盒，实现电光晶体的纵向普克尔效应，同时，通过在反射镜远离电光晶体一侧设置压电层，压电层可在外接驱动电压的驱动下发生形变，从而可以间接控制反射镜表面的面型，校正激光通过电光晶体时引起的波前畸变，提高激光的光束质量。