CCD点的时刻不同。这一方面会造成激光相干性丢失，还会引起时域展宽。图4(d)所示为在入射光有相位畸变，自适应聚焦补偿后的光路图，面元的前后移动抵消掉了光程的改变。可知，此时不仅反射光都可以聚焦到CCD点，达到CCD的时间也达到了同步，不仅可以汇集光还保留了激光的相干性。
[0058]最后请参照图5，图5为本发明基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置及方法的工作流程图。首先分光镜将接收到的信号光分出部分进入参考光路，该部分信号光经参考镜聚焦后进入到第一CCD上，第一CCD以成像的方式记录各像元的信息；其次自适应控制电路4基于第一 CCD成像的像素信息，将其与标准参考图像进行对照，提起特征差异，通过图像图像处理方法反演波前畸变信息；接着自适应反馈控制电路根据反演的波前畸变信息，控制反射镜阵列5的动作，反射镜阵列根据自适应反馈控制电路的控制，对相应的反射镜进行控制，通过三点推拉控制角度和前后距离的变化，实现光学补偿；自适应反馈控制根据监控第二 CCD获取的焦斑图像进行自适应控制，最终实现监控焦斑图像与参考焦斑图像的逼近，实现自适应补偿。
[0059]本实施例米用的具体器件为:所述分光镜选择Thorlabs公司反射透射比为1:9的镀膜分光镜镜片；所述参考光路中参考镜根据系统需要选择Thorlabs公司焦距为10mm的双凸透镜；第一 C⑶和第二 CXD选择Sony公司1/3”像元尺寸、256X256像素的CXD ;反射镜阵列由单个反射镜面元组成，单个反射镜选用5mmX 5mm规格，三个安装脚分别安装三个压电陶瓷；所述自适应反馈控制电路硬件基于DSP2812的控制驱动电路组合合成，软件采用标准PID算法，可以对第一 CCD信号进行图像处理并对多路压电陶瓷进行控制。
[0060]本发明中的装置和方法可以根据参考光路获得的第一 CCD焦斑图像对反射镜阵列进行整体控制，通过单个反射镜面元的角度指向控制和前后距离移动实现精确的相位补偿，既可以用于相干激光通信系统中，又可以用于相干激光雷达系统中，在相干探测系统中具有广泛的应用前景。
[0061]本发明利用的是反射镜阵列，价格便宜，性价比高。并且具有实现容易、性价比高的特点，特别适合于小型相干激光通信和激光雷达系统，具有重要的应用前景。
[0062]本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:包括分光镜、参考镜、第一CCD、自适应反馈控制电路、阵列反射式补偿镜和第二 CCD ; 所述分光镜位于接收望远镜中继光路前端，信号光的一部分经分光镜反射进入参考光路用于波前检测，信号光的剩余部分经分光镜透射进入探测光路，所述参考光路包括参考镜和第一 CCD，所述探测光路包括阵列反射式补偿镜和第二 CCD ; 所述参考镜将接收到的信号光聚焦到第一 CCD上，第一 CCD对接收到的信号光波前进行记录，并将记录得到的图像信号发送给自适应反馈控制电路； 所述自适应反馈控制电路根据第一 CCD记录的图像信号，将图像信号中的光斑图像形状与标准理想参考图像进行比对，反演信号光波前畸变，并根据信号光波前畸变产生控制阵列反射式补偿镜动作的指令； 所述阵列反射式补偿镜根据自适应反馈控制电路的控制指令进行动作，从而补偿接收信号光的波前畸变，并将补偿后的信号光汇聚后注入到第二CCD中；所述第二CCD对补偿后的信号光形成的焦斑图像进行测量，并将测量结果送入自适应反馈控制电路中与标准理想参考图像进行比对，并根据对比结果对控制指令进行调整，使得第二 CCD测量到的焦斑图像逼近标准理想参考图像，从而实现自适应光学补偿。2.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述参考镜为焦距为10mm的聚焦透镜。3.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述第一 CCD为电荷转移器件，位于参考镜的焦面位置。4.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述第二 CCD位于阵列反射式补偿镜构成的透镜的焦面位置。5.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述阵列反射式补偿镜包括多个阵列排布的面元，各个面元之间相互独立，单独进行三轴指向控制和位置控制。6.根据权利要求5所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述各个面元均与3个压电陶瓷柱相连，利用3个压电陶瓷柱，采用三点推拉方式控制面元的角度和距离。7.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述将图像信号中的光斑图像形状与标准理想参考图像进行比对，反演信号光波前畸变，并根据信号光波前畸变控制阵列反射式补偿镜动作；具体为: 采用栅格化方式反演信号光的波前畸变情况，依据每个栅格对应的X轴、Y轴和Z轴的畸变量控制对应阵列反射式补偿镜的俯仰、偏转、翻滚和平移动作，通过控制单个补偿镜的动作，使得信号光波前畸变最小化。8.根据权利要求1所述的一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置，其特征在于:所述根据对比结果对控制指令进行调整，采用PID控制算法实现。9.一种采用权利要求1所述自适应光学补偿装置的自适应光学补偿方法，其特征在于步骤如下: (I)接收望远镜接收到的信号光的一部分经分光镜反射，并经参考镜聚焦后进入第一(XD，第一 CXD以成像的方式记录各像元的信息； (2)自适应反馈控制电路接收第一CXD的成像像素信息，依据光斑图像形状，将其与标准理想参考焦斑图像进行比对，反演信号光的波前畸变信息； (3)自适应反馈控制电路根据步骤(2)中反演的波前畸变信息，产生控制阵列反射式补偿镜进行俯仰、偏转、翻滚和平移动作的控制信息； (4)阵列反射式补偿镜根据自适应反馈控制电路的控制信息，对相应的反射镜进行控制，控制角度和前后距离的变化，实现光学补偿； (5)第二CCD对补偿后的焦斑图像进行测量，获取监控焦斑图像，并将监控焦斑图像送入自适应反馈控制电路，自适应反馈控制电路利用监控焦斑图像与标准理想参考焦斑图像的偏差对控制信息进行调整； (6)重复步骤(I)?步骤(5)，最终实现监控焦斑图像与标准理想参考焦斑图像的逼近，完成自适应补偿，保持探测光路的相干性。10.根据权利要求9所述的一种自适应光学补偿方法，其特征在于:所述步骤(2)中反演信号光的波前畸变信息；具体为:采用栅格化方式，体现每个栅格上X轴、Y轴和Z轴的畸变，提取出特征差异，反演每个栅格的波前畸变信息。
【专利摘要】一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置和补偿方法，包括分光镜、参考镜、第一CCD、自适应反馈控制电路、阵列反射式补偿镜和第二CCD，分光镜将接收到的信号光反射分出一部分用于波前检测，其余部分透射进入探测光路；参考镜将接收到的畸变信号聚焦到第一CCD后发送给自适应反馈控制电路；自适应反馈控制电路据此反演波前畸变并控制阵列反射式补偿镜的动作，补偿接收信号的波前畸变；同时将第二CCD测量的补偿后的焦斑图像与参考焦斑进行比较，实现自适应光学补偿，本发明采用反射镜阵列取代变形透镜阵列，利用CCD进行波前畸变检测和监测，实现了自适应的光学补偿，成本大幅下降，易于推广，大幅扩展了自适应光学的应用范围。
【IPC分类】G02B26/06
【公开号】CN105301759
【申请号】CN201510779491
【发明人】李光伟, 才长帅, 闫海, 王晓莉, 高其嘉, 曹原, 陈京平, 李建勋, 冀鑫炜, 石海天, 刘建平, 李静
【申请人】中国人民解放军空军装备研究院雷达与电子对抗研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月13日