長春光機所液晶自適應光學系統波前探測研究取得新進展

　　中國科學院長春光學精密機械與物理研究所應用光學國家重點實驗室在自適應光學波前探測技術研究中取得新進展：首次采用哈特曼波前探測器實現對超動態范圍波前傾斜和其他高階像差的同時探測，實現液晶自適應光學系統波前像差探測和校正，該研究為自適應光學波前探測技術提供了新思路。相關結果發表在Optics Express上(2015, 8，21403-21413)。

　　自適應光學系統波前傾斜像差在幅度上要遠遠超過其他高階像差。通常，哈特曼波前探測器只用于精確測量高階畸變，為了保證其探測精度，通常哈特曼波前探測器的動態范圍都很小。因此，目前的自適應光學系統中均需額外增加針對傾斜像差的探測系統。該研究提出的新方法一方面節省了用于傾斜探測的光能量，提高了自適應光學系統的探測能力，另一方面簡化了系統，便于工程化應用。

　　液晶自適應光學系統波前傾斜和其他像差共用一個哈特曼探測器，將用于傾斜探測的能量增加到哈特曼波前探測器上，這將大大提高除傾斜以外其他像差的探測精度。該研究解決了當傾斜像差超過哈特曼探測器的探測范圍時，波前傾斜像差的計算和傾斜校正方法。自適應光學系統運行初始，傾斜像差較大，只有部分的光能夠進入哈特曼波前探測器并成像在CCD面板上，此時將這不完整的光斑看做一個整體，計算光斑質心相對于哈特曼中心的偏移量作為波前傾斜像差的一個估計值，同時利用這個估計值作為殘余傾斜像差指導控制器進行控制量計算并進行波前傾斜校正。隨著波前傾斜校正的進行，傾斜量減小，會有更多的光進入哈特曼探測器，傾斜量的估計精度也會隨之增加，同時傾斜校正精度也增加，最終傾斜像差將減小到哈特曼的動態范圍內，然后進行高精度的傾斜和高階探測和校正。在1.23m光電望遠鏡上對恒星和衛星目標進行了觀測并取得良好結果，表明這種探測和校正策略的可行性。

　　該研究工作獲得了國家自然科學基金支持。

大傾斜校正中傾斜量隨時間的變化

自適應光學系統探測策略示意圖：（a）單獨傾斜探測；（b）共用一個波前探測器