基于动态全息图的闭环自适应光学系统的制作方法
【专利摘要】基于动态全息图的闭环自适应光学系统，涉及自适应光学系统领域，解决了现有自适应光学系统存在的结构复杂、成本高的问题。方案一：该系统包括液晶空间光调制器、CCD相机和分光棱镜，入射光经分光棱镜分光作用后入射至液晶空间光调制器，液晶空间光调制器对入射光进行调制并将其反射回分光棱镜，反射光经分光棱镜分光作用后入射至CCD相机靶面上并形成空间上分离的全息像面光斑和成像光斑。方案二：该系统包括液晶空间光调制器和CCD相机，液晶空间光调制器的法线与入射光的夹角小于15°，入射光经液晶空间光调制器的调制作用后反射至CCD相机的靶面上并形成空间上分离的全息像面光斑和成像光斑。本发明结构简单、性能可靠、成本低廉。
【专利说明】基于动态全息图的闭环自适应光学系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自适应光学系统【技术领域】，具体涉及一种基于动态全息图的闭环自适 应光学系统。
【背景技术】
[0002] 自适应光学系统能够实时校正波前像差，从而使光学系统达到或者接近衍射极限 的像质水平。近年来自适应光学系统被广泛应用于光学技术的各个领域，如地基天文观测、 眼底成像、激光光束整形、激光武器和自由空间光通信系统等。现有的自适应光学系统一般 由独立的波前传感器、波前校正器和成像元件构成，此类系统结构复杂，体积较为庞大，装 调方面显得尤为困难，器件众多使得系统成本增加。因此，迫切需要研制出一种结构简单、 成本低廉的新型自适应光学系统。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有自适应光学系统存在的结构复杂、成本高的问题，本发明提供一种 结构简单、性能可靠、成本低廉的基于动态全息图的闭环自适应光学系统。
[0004] 本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005] 方案一：本发明的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，包括液晶空间光调制 器、CCD相机和分光棱镜，入射光经分光棱镜分光作用后入射至液晶空间光调制器，液晶空 间光调制器对入射光进行调制并将其反射回分光棱镜，反射光经分光棱镜分光作用后入射 至C⑶相机靶面上并形成空间上分离的全息像面光斑和成像光斑。
[0006] 方案二：本发明的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，包括液晶空间光调制 器和(XD相机，液晶空间光调制器的法线与入射光的夹角小于15°，入射光经液晶空间光 调制器的调制作用后反射至CCD相机的靶面上并形成空间上分离的全息像面光斑和成像 光斑。
[0007] 在由2η幅全息图构成的复用全息图基础上，通过液晶空间光调制器叠加第2n+l 幅成像全息图构成具有成像功能的复用全息图，第2n+l幅成像全息图复振幅透过率公式 为：
[0008]
【权利要求】
1. 基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，包括液晶空间光调制器（1)、 CCD相机（2)和分光棱镜（3)，入射光经分光棱镜（3)分光作用后入射至液晶空间光调制器 (1)，液晶空间光调制器（1)对入射光进行调制并将其反射回分光棱镜（3)，反射光经分光 棱镜（3)分光作用后入射至CCD相机（2)靶面上并形成空间上分离的全息像面光斑（4)和 成像光斑（5); 在由2η幅全息图构成的复用全息图基础上，通过液晶空间光调制器（1)叠加第2n+l 幅成像全息图构成具有成像功能的复用全息图，在成像全息图作用下，系统将成像于点 G(xe，ye，ze)，在叠加了 2n+l幅成像全息图的基础上，再乘以一项波前校正项构成具有波前 校正功能的复用全息图，通过液晶空间光调制器（1)显示具有波前校正功能及成像功能的 复用全息图，通过液晶空间光调制器（1)探测由η项Zernike多项式表征的波前像差，并通 过实时计算全息像面光斑（4)来解算波前像差，同时改变加载在液晶空间光调制器（1)中 的复用全息图校正项系数，进而能够动态调整复用全息图以使点G (Xe，ye，ze)达到衍射极限 成像，使成像光斑（5)的清晰度达到要求，实现波前像差的闭环校正。
2. 根据权利要求1所述的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，第 2n+l幅成像全息图复振幅透过率公式为：
(1) 式⑴中，（x，y)为全息图平面坐标，_/ = >Π ，入为全息图设计波长，A为成像全息图 系数。
3. 根据权利要求1所述的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，复用 全息图复振幅透过率公式为：
(2) 式⑵中，（X，y)为全息图平面坐标，Zjx，y)表征第i项Zernike多项式，q为波前 校正项的第i项Zernike多项式系数即复用全息图校正项系数。
4. 基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，包括液晶空间光调制器（1) 和C⑶相机（2)，液晶空间光调制器⑴的法线与入射光的夹角小于15°，入射光经液晶空 间光调制器（1)的调制作用后反射至CCD相机（2)的靶面上并形成空间上分离的全息像面 光斑⑷和成像光斑（5); 在由2n幅全息图构成的复用全息图基础上，通过液晶空间光调制器（1)叠加第2n+l 幅成像全息图构成具有成像功能的复用全息图，在成像全息图作用下，系统将成像于点 G(xe，ye，ze)，在叠加了 2n+l幅成像全息图的基础上，再乘以一项波前校正项构成具有波前 校正功能的复用全息图，通过液晶空间光调制器（1)显示具有波前校正功能及成像功能的 复用全息图，通过液晶空间光调制器（1)探测由η项Zernike多项式表征的波前像差，并通 过实时计算全息像面光斑（4)来解算波前像差，同时改变加载在液晶空间光调制器（1)中 的复用全息图校正项系数，进而能够动态调整复用全息图以使点G (Xe，ye，ze)达到衍射极限 成像，使成像光斑（5)的清晰度达到要求，实现波前像差的闭环校正。
5. 根据权利要求4所述的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，第 2n+l幅成像全息图复振幅透过率公式为：
(1) 式（1)中，（x，y)为全息图平面坐标，
λ为全息图设计波长，A为成像全息图 系数。
6. 根据权利要求4所述的基于动态全息图的闭环自适应光学系统，其特征在于，复用 全息图复振幅透过率公式为：
(2) 式⑵中，（X，y)为全息图平面坐标，Zjx，y)表征第i项Zernike多项式，q为波前 校正项的第i项Zernike多项式系数即复用全息图校正项系数。
【文档编号】G03H1/12GK104062877SQ201410311669
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】王建立, 姚凯男, 刘欣悦 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所