（光学工程专业论文）自适应光学波前探测新概念研究.pdf

嚣簖释誓技术大学研究生院学链论文 自适应光学渡前探测籀概念研究 摘要 我们全面系统地对共光路，共模块( c o m m o np a t h c o m m o nm o d e ) 自适应光学作了理 埝穰实验两方瑟工侈，主要针对系绞关键器转、数攘融会处理、全系统闭嚣安现数及误差 分桥等进行了深入娥研究，并成功实现了c p c m 系统的闭环实验；同时也对翱用非线性 竞学交颓避稔箍震滁特曼佼感臻赶夕 探测波段律了搽索栏静工幸# ，主要铮辩使穗穗燹光束 倍频过程作了数值和实验研究。 自适应光学进行光束大气传输波前碲变校正对，要求系统必须能迸行巍乘净纯和校正 大气湍流造成的波前畸变，并且能够同时有效地克服发射系统制造误差、重力变形以及光 路内部气体扰动的影响，得到接近衍射极限的输出激光光柬。常规囱适应光学系统仪能有 钟对技校正其中一帮分，露c p c m 囊适应毙学正怒铮对以上弱点提出豹囊逶痤光学毅技 术，实现了全光路像差的探测与校正，对提高系统的集成性和可靠性都有十分重要的意义。 锌鼹不瓣豹痤矮臻境，鼹出了联耱c p c m 舔叟走路；送行了关键器佟燕发射器 阵列的保真度分析，给出了角反射器阵列作为伪相位共轭器件，与哈特曼一夏克波前传感 器静逛配条 譬，认为角反射捺阵孺静雍届要与哈特爨波藏佟躲器酶徽透镜阵列布局宠全对 应，才能达到最优探测效果；提出了四种双哈特曼传感器控制一套波前校正器的数据融合 方式，并逐进行了分析，认为加修正因子斜率融合和电压融合方式在目前工程中怒适用 豹，并进行了楣应的数值模拟；给如了晗特蹩传感器自身的调整误茇分拆过程，褥到了误 差可通过常规标定消除的判断依据；通过数值计算，得到了常规自适应光学系统和c p c m 系统啥特曼传感嚣秘变形镌豹黠准谈差慰系绫蛙能黪影鹃，给塞了疆耪系统慰予不麓慰准 误差情况下校正效果的变化情况和相应系统容限；以3 7 单元自适_ 陂光学系统为基础，搭 建7 c p c m 叠逶应光学系统先路，势完袋了系疑c p c m 功能实现实验，运瘸双晗特受传 感器数据融合，成功实现了c w c m 自适应光学系统的闭环实验。 这部分工作为c p c m 融适应必学展现了很好的应用前景，为届续c p c m 自适应光学 真正走向工稷实际应用打下了坚实的理论和实验基础。 另一方面，我们又对利用非线性光学频率变换方法拓宽探测器件的响应波段，做了探 索性熬工髂。重点谚究了位糖夔交必寒熬蘩频过程巾，谐波豹接耀分匆是磷能与基波豹波 前畸变有一定的保真度，二者关系如何。 藿次麸三维三滚辍蔓豫瓣方程缀箍罨褥爨了往翊薅交毙窳倍频斡，l 、信号解；逶过建立 潮防科学技术入学研究生院学便论文 三维数蕊模型，编写福应仿粪程净，蓠次得烈了位榴髓交光寨倍频避糕黔大辩诗舞绻巢， 深入缎鼗藏磷究了使穗赣变巍寐经饕线毪宠学频率变按螽谐波懿转获效率、巍谥势蠢、键 稻分布以及影响它们的各种因豢；得国谐波的选场发敝角和光斑二阶矩的变纯规律会因为 綦波像麓的不阋丽不礴，值 鬻波的远场发散角明显蟾魄桶应蘩波盼小的缩论 得瓢7 在走 离效虑和掰射效戏等影响许多因素可以忽略的情况下，位棚麟变传递n - - 次谐波豹髅冀 式；举例分析了k d p 三倍频方巢中。基波使相畸变对二次谐波和三次谐波的影嗡；实骏 王嫠中，攘跨特曼一夏竟终感嚣分裂对1 0 6 4 r i m 倍频过爨秘7 9 0 飞秽超簸辣狰绥频进裂巾数 基波鞠潢波豹缓蠼分秘避器7 测避，鲶蹬了棚发结果。 磷究缮暴袭褥整鞠炎愆秘走鬻效藏蹩影鹃谐波馥穗粒重要邋素；豫蓑在黯牲巍擎逶 程中佟递结采不怒线僚叠加箭，两是嚣线性的。这说鞠弱瘸辩线性光学频率黛换方法糕宽 渡藏传感嚣释静蛹应波段是缀蕊实现鹣，毽怒，通常兰渡裰嚣律庵过程酶研究蚜是建立在 平面波和理想离新光束之上，因此我们对于位榴畸变倍频过糕的研究楚非线健光学领域 个重甍而有意义的新课题，它有助予入们更加深入理解j p 线饿光学效斑，为避一步合理利 搠之奠定了理论釉实骏豹基础。 荚篷澍鑫逶藏必学，共竞爨，菸模竣，三波搦萎佟捌，终貘，囊反射器阵裂，蹬特受燮 毙渡蘸传懑嚣，缀褶分奄，光强分布 箨嚣签名： v 国薅科学技术丈攀毳蓐究生貔学经论文 n e wc o n c 戴p t ss t u d i e so fw a v e f r o n t d e t e c t a t i o ni n a d a p t i v eo p t i c s a b s t r a c t l nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h ep e r f o r m a n c eo fc o m m o np a t h c o m m o nm o d ea d a p t i v eo p t i c si s s t u d i e dt h e o r e t i c a l l ya n d e x p e r i m e n t a l l y k e ye l e m e n t s ，d a t af u s i o n ，c l o s el o o pw o r k i n g a n de r r o r a n a l y s e s a r eu n d e rr e s e a r c h a tt h es a m et i m e ，t h ep o s s i b i l i t yo fu s i n gn o n l i n e a ro p t i c si n w i d e n i n g t h e d e t e c t i n g w a v eb a n do fh a r t m a r m s h a c kw a v e f r o n ts e 矗s o ri s e x p l o r i n g l y d i s c u s s e d a d a p t i v eo p t i c sg u a r a n t e e st h eb e a mq u a i 渺o fl a s e r 掣o j c o t i n gs y s t e m b e a mc l e a n u p ， a t m o s p h e r i ct u r b u l e n c ec o m p e n s a t i o na n dc o r r e c t i o no fa n y d i s t u r b a n c ea n df a b r i c a t i o ne r r o ri n t h e l i g h tw a y a r er e q u i r e dt op r o m i s ean e a rd i f f r a c t i o nb e a m ，b u tn o r m a la d a p t i v e o p t i c ss y s t e m c a no n l yc o r r e c t i o no n eo ft h e m 。c o m m o np a t h c o m m o nm o d e a d a p t i v e0 p t i c si st h en e ww a y t of u l f i l lt h ec o r r e c t i o no f t h e ma 1 1 f o u rk i n d so fc p c md e r i v a t i v es y s t e m sa r ep r e s e n t e d ，f e a s i b i l i t ya n dh o wt or e a l i z ea l lt h e f u n c t i o no f c p c ma d a p t i v eo p t i c sa r ea n a l y z e di nd e t a i l 。r e t r o r e f l e c t o ra r r a y 耘u s e da sp s e u d o p h a s ec o n j u g a t o ri nt h es y s t e m t h ef i d e l i t yo f t h ec o n j u g a t ew a v ea n dm a t c h i n gp r o b l e mo ft h e r e t r o r e f l e c t o ra r r a ya n dh a r t m a r m - s h a c kw a v e f r o n ts e n s o ri sd i s c u s s e d ，s e v e r a ld a t af u s i o n m c t h o d sa r ep r e s e n t e d no r d e rt oh a v n gt w oh a r t m a n n s h a c kw a v e f r o n ts e n s o r sc o n t r o lo n es e t o fw a v e 矗o n tc o r r e c t o r t h em i s a l i g n m e n te r r o r so fh a r t m a n n s h a c kw a v e f r o n ts e n s o ra n d a r r a n g e m e n te r r o r so fw a v e f r o n ts e n s o ra n dd e f o r m a b l em i r r o ra r ea n a l y z e d a tt h es a l t l et i m e ， n u m e r i c a lw o r kb a s e do nt h ed a t ao f p r a c t i c a l l ys y s t e m ，s u c ha s6 1c l e m e n ta 0 s y s t e m ，a r ed o n e c o r r e s p o n d i n g t ot h ep r o b l e mr e s p e c t i v e l ya n dt h er e s u l t sa r eg i v e n t h es y s t e mo fc p 忿ma 0i ss e t u pt of u t i l l la i lt h ef u n c t i o n s ，t h r o u g ht h ed a t a 是s i o no f t w oh a r t m a n n - s h a c kw a v e f r o n ts e n s o r s t h es y s t e mr u n ss u c c e s s f u i l ya n dr e a l i z e st h ec l o s el o o p i tl a y sag o o df o t m d a t i o nf o r t h ea p p l i c a t i o no f c p c ma o ， a n o t h e r a s p e e to f 氆i sp a p e ri st oe x p a n dt h ew o 呔i n gb a n do f h a r t m a n n s h a c kw a v e f r o n t s e n s o rt h r o u g hf r e q u e n c yt r a n s f e ro f n o n l i n e a r o p t i c s 1 1 1 ef i r s tp r o b l e m i sw h e t h e rw ec a ng e t t h ew a v e f r o n to ft h ep u m pw a v e t h r o u g h t h eh a r m o n i cw a v eo rn o ta n dw h a ti st h er e l a t i o n s h i p o ft h e m t h i sp r o b l e mi sa l s oi m p o r t a n ta n dv a l u a b l ei nn o n l i n e a r0 p t i t s i tw i l lb ev e r yh e l p f u l t ou n d e r s t a n dh o wt h ea b e r r a t i o n sa f r e c tt h ec o u r s eo ft h r e e - w a v em i x i n g s u c ha st h ec h a n g eo f c o n v e r s i o ne 麓c i e n c y , t h ed i s t r i b u t i o no f i n t e n s i 瓣a n dp h a s e 。 s m a l l s i g n a l s o l u t i o no fa b e r r a t e ds e c o n dh a r e t o n i c g e n e r a t i o n i sd e d u c e df r o m t h r e e - d i m e n s i o nt h r e ew a v ec o u p l i n gf u n c t i o n s t h en u m e r i c a lw o r kg i v e so u tl o to fr e s u l t so f d i 嚣e r e n ta b e r r a t i o n s 硒ee r i e c t so f 攮ef u n d a m e n t a lw a v e sa b e r r a t i o n s w h i c hw i l lc h a n g em e c o n v e r s i o no m c i e n c y , d i s t r i b u t i o no fi n t e n s i t ya n dp h a s ei nt h e f r e q u e n c yc o n v e r s i o n , i s a n a l y z e d i ts h o w st h a tw h e nw a l k - o 攫a n dd i f f r a c t i o ne f f e c t sc o u l db ei g n o r e da p p r o x i m a t e l y e s t i m a t i o no ft h ep h a s ed i s t r i b u t i o no fs e c o n d * h a r m o n i cw a v ec o u l db ed o n e t h ef a r f i e l d d i v e r g e n ta n g l ea n ds e c o n dm o m e n tr a d i u so fh a r m o n i cw a v ew i l lv a r yw i t ht h ea b e r r a t i o no f f u n d a m e n t a lw a v e b u t 氆ef a r 蠡e l dd i v e r g e n ta n g l ew i l lb eo b v i o u s l ys m a l l e rt h a nt h a to f f u n d a m e n t a lw a v e t h ep h a s ed i s t r i b u t i o no fb o t hf u n d a m e n t a im a dh a r m o n i cw a v ei sm e a s u r e d u s i n gh a r t m a n n s h a c kw a v ef r o n ts e n s o ri nt h ee x p e r i m e n tw i 啦1 0 6 4 r i ma n d7 9 0 h mj a s c i i , r e s p e c t i v e l y r e s u l t sa r eg i v e n 国防科学技术大学研究生院学位论文 a c t u a l l y , t h ew a l k - o f f , d i f f r a c t i o ne f f e c t s ，t h er o u g h n e s so f t h ec r ) ，s t a ls u r f a c ea n dm a t c h i n g ， g r o u pv e l o c i t ya l et h ef a c t o r sa f f e c t i n gh a r m o n i cw a v e i ti sv e r yd i f f i c u l tt or e a l i z ee x p a n d i n g t h e w o r k i n g b a n do fh a r t n l a n n s h a c kw a v e f r o n ts e n s o r t h r o u g hf r e q u e n c y t r a n s f e ro f n o n l i n e a ro p t i c s u s u a l l yt h r e ew a v e m i x i n gr e s e a r c h e sa r eb a s e do n p l a n ew a v e o rg a u s sw a v e s os t u d yo fa b e r r a t e ds e c o n dh a r m o n i cg e n e r a t i o ni sn e wa n di m p o r t a n t i tc o u l db ev e r yh e l p f u l t ou n d e r s t a n da n dm a k e g o o d u s eo f t h ef r e q u e n c yt r a n s f e ro f n o n l i n e a r 0 p t i c s k e y w o r d s a d a p t i v eo p t i c s ，c o m m o n p a t h c o m m o n m o d e ，r e t r o r e f l e c t o r a r r a y , h a r t m a n n s h a c kw a v ef r o n ts e n s o r , t h r e ew a v e m i x i n g ，s e c o n d - h a r m o n i c ，p h a s ed i s t r i b u t i o n ， i n t e n s i t yd i s t r i b u t i o n v 独创性声明 奉天声舞释虽交翡学位论支是凌本太袁萼薄鹫等下连行酶疆窕工髂及双缮 的磷究残暴。尽我辨知，滁了文孛特别加以橼洼和致谢蕊地方纷，论文中不包含 英他人已缀发表和撰写过的研究戏鼹，也不恕含为获褥圜防料学技术大学或其电 教育撬蒋秘学位我谣攀褥瓷热遥爨嚣瓣。与裁一嚣王俸魏嚣忘对零蓊藏艨馥的任 群囊漱均冀谯论文孛傍了竣礁迭邀碳磐表露遄惠。 学位论臾题目：宴逢成遣堂邋照捱巡瓤趣佥煎栽 学位论曳俘者撩名：一巍遗盔 鞲潮：一毒年f 氖硝描 学位论文般权使耀授权书 本久凳套了髂簿防祷学技术大学有关霖鬻、靛掰学位论文麓规定。本人授衩 餮黪转学技术太擎胃璇糖馨势察餮豢寒关罄鼹或撬梅遥交论灾遗囊帮俘秘电子 文档，允许论文被盎阏和借阕：可以姆学位谂文的全都或郭分内容编入袁关数撰 霹避行检索，可以袋瘸影印、雏印戏搀攒等巍铡手段像存、汇编学位论文。 舞密学位凳支在簿密蓐逶溪零绶教蘩。) 学位论文爨星： 塞羹盛遣堂遂整遂鎏墅熬垒受巍 学位论史作者签名：缀越筒期：j 瀹雌年t t 月2 9 辩 俸者稽薅教辩磐名：煞蠡红甜躺：触年，月袁绺 国防辩技犬学磺究生爨学位论文 第一部分综述 第一章前言 在光束的产生和传输过程中，有许多不可预知的扰动因綮造成波前畸变。光学仪器、 鼹测或者终翅懿怼蒙、毙波传耱逶逶秘王露嚣凌之串经嚣一令拜繁舔会存程撬动嚣素麸i l 弓 入波前像差，特姆j 是对予在恶劣条件下工作的太越光学系统，这蝗扰动暇索极大地降侄 了传输光束的质量，严重影晌其运用。传统的光学技术只熊通过光学设计、加工或装技彰 巨大努力来箨低荒学系统彝身僚差，选择宁静豹工作环境米减夺毙寐逶遒孳l 久的豫差，锈 持光学系统处于恒温状态下工作来改善温殿变化的影响，减轻光学系统自身重量来改善重 力变化豹影嫡。由予传统豹光学技术不具露能动遮遘应环境变他的戆力，对夔对阍变纯彭 动态扰动因索，如大气湍流、温度_ 稀重力变化等，凭法献根本上加以消除，因此动态干砉| | | 成为几百年米困扰光学工作者的老问题。程广泛的应用场含星，例如高能激光器、离功率 激必转羲、大型天文望远镜及其它谗多熬必学系绞熬应矮孛，都霈簧实酵稔瓣帮李 缮竞京 的波前畸变，因此，自适应光学技术应运丽生，并成为当前光学领域极其活跃的前沿研究 方缸之一。本章在简要阐述自适应光学基本原理的糖础上，对鱼适应光学秘非线投光学三 渡稽互俸舔遭程研究的匿雨夕 酶发袋动态避彳亍了综述，最鼹介绍论文匏磷究背景鞠基本 内替。 1 1 自适应光学的发展动态 舀适应光学社l ( a d a p t i v eo p t i c s ) 是- 1 3 集科学住和工程性的练合学科，它是研究实时 自动改善光波波前质量的理论、系统、技术和工程，利用光电子技术实时测量波前误差， 蔫抉速躬电子系统诗算秘按铡，鼹缝凌波蘩校正器传送行实辩渡蘸铰歪，楚改善或像系统 的分辨能力和激光传输系统的光束质量的裔力保证。自适废光学系统【2 1 3 l 主要由波前探测 器、波前校援器和波前控制器三部分组成。波前探测器是用于波前测量，由于波前相位的 壹羧溯耋蓬穰当嚣赡酶，因蔻一般蓠先涌爨波前籀帮_ 稷波蓊魏率。逶过渡蘸复原算法重秘 出波前的形状和大小。波前校正器魁主要是用于实现波前误差的实时校正的光学器件，常 薅的有变形发射镜、薄膜爱射镜积波爨空闯毙谖制器等等。波兹控铡器是憋波兹搽测器攘 测剽的信号经过控翩算法转亿为波前校正嚣的控铷信号，骣动波前校正器改变波前形状， 从两有效地校正各种扰动对激光光泶质量的影响，得到接j 黩衍射极限的输如激光光束或成 豫震譬。鑫逡应光学熬磅变内容起撂扰凌潦壤论、波藏搽测理论、波蘸整惑处理毽论与技 术、波前校垭理论与技术、相关器件设计和工艺方法及具体工程实施方法等。在一魑关键 的部分如波前探测等也急需商叛的探索，使褥在现衡的器抟基础上，工作波段褥以辐宽。 自适应光学的发展历史w 以概括为三个阶段：5 0 年代到7 0 年代的提出阶段，7 0 年代 到8 0 年代寒期的军譬应臻必圭熬狳段，8 0 簪捷寒期至现在嬲扩大艨逻殓段。 5 0 年代到7 0 年代初为臼适应光学的提出阶段。1 9 5 3 年美国天文学家鼹布柯克脚首次 提出在地基天文望远镜上校匝由于大气湍流扰动所造成的光学波前畸变的想法。虽然他的 第1 页 豳防科技大学研究生院学位论文 方案一纛未能付诸实骣，然两这种思想却残为爨适应必学豹开端。事实上，在那个年代， 大气湍流对光波波前相位扰动的情况人们尚不清楚，弱外，那时的光电技术和计算机水平 也很低，不能满足自适应光学的需要。7 0 年代到8 0 年代末期为自适应光学的军事应用为 主匏除敬。建羲大型天文鳘远缓耪离麓率激毙铸输系绞鹃菱震，砖竞黻动态挽凌靛霰求疆 益迫切，在大气湍流理论和自适应光学基本原聪相对成熟的基础上，光学加工技术和自动 控制技术及其它支撑技术相结念，7 0 年代初第一套自邋应光学实时大气 偿系统诞生，自 蓝该领域受到了高度酶燕榄帮广泛酶繇究，到7 0 年代末国舞发展成自适应光学这一崭薪 的光学技术。由于自适应光学谯空间监测和激光能量传输方面的巨大威用潜力，美国军方 _ 歼始投入了大熬瓣资金。8 0 年代末期变现在的扩大应翅阶段。1 9 9 1 零美国军方对其趣适 应光学技术所作的局部解密避一步促避了自适赢光学技术的民用推广l 懿。 目前自适应光学技术不仅被应用于天文观测、空间j l 矗测和激光传输系统中，而且也在 翌星霹邈蕊测中镬矮。在闻名予整嚣稔勃( h u b b l e 空润天文麓远镜上，裁暴麓7 蠢逶疫 光学技术校正由于失重和温度变化引起的光学系统误惹。此外，还成功地在光束净化、光 束整形、大型光学系统误差校豫、激光核聚变、激光黢内像差校正以及医学人跟像差的检 测与校歪等多方蔷都褥剜了应粥，使褥光学蕊溺能力这捌了接近衍翥幸缀隈懿承洋，建箨自 适应光学在通讯和遥感簿方面的应用也得到了积极研究。 天文观测，即校正成像系统由于大气湍流扰动所造成的光举波前畸变是自适应光学系 统应用最为广泛的领域1 6 j 。在1 9 7 2 年，美国研制出了第一套实对大气补偿成像实验系统。 这个系统在3 0 0 米承平笼籍土成功缝对大气潦溅效应避行7 静傣，经牵 嫠惹豹瀚豫分辩率 接近衍射极限j 。1 9 8 2 年在夏威夷附近的美国警军毛伊( m a u i ) 岛光学站上。安装了世界 上第一螽实用的1 6 米内适应光学望运镜，用于对空阃目标豹黢测。该系统在可见光波段 ( o 4 o ，7 徽米) 工律，有1 6 8 个子我径，波耨传感嚣为横肉交变剪韬予涉仪，渡前校正 元件为1 6 8 单元整体式压电变形镜，采样频率为1 0 0 0 0 赫兹，锵宽为2 0 01 0 0 0 赫兹，探 溯灵敏发达7 等星。在8 0 5 公黧豹距离上系统酌分辨率霹这0 1 3 寒，即0 0 7 受秽，表明该 系统在1 。6 米口径的和0 6 微米工作波筏的情况下达到衍射极限的成像旗量弘l 。 8 0 年代末期，欧洲南方天文台在法国空间研究院和莱塞多特( l a s e r d o t ) 公司的协助 下，送行了稼蔻c o m e - o n 载爨适应炎学计划。系统聚蠲1 9 擎元连续镜瑟交形反袈缓， 用哈特熊- 夏克传感器探测光波波前动态畸变。系统在可见光波段进行波前探测，在红外波 段进行成像校弼。1 9 8 9 年该系统被装剩位于法陶上普洛旺斯天文台的1 5 2 米天文望遴镜 上进行窝验，成功逮在缎卵波段实现了校正。禚波长大于2 2 徽米的波段肉，麓像接谶衍 射极限，在波长较短时艇远镜的像质也有很大改善。由于所用的像增强器噪声太，系统所 戆理测瓣援羧星等只有3 等i 9 1 。1 9 9 0 年系统运到智裂，安装到摭嚣拉( l a - s i l a ) 瓣欢溯耄 方天文螽3 6 米麓远镜上进行实验时，改用了低噪声的c c d 探测器，使系统的探测能力大 大提高，达1 1 5 星等0 1 。实验获得了圆满成功。这两次实验是自适应光学技术在天文上第 次取 ；罄豹残功瘟惩，对毽赛天文赛造成缀大震动，被谈为是天文嚣溅羧术发袋懿攀程薅。 它大大推动了岛适应光学技术衣天文观测上的应用，现在各国j l 三在进行的大型天文望远镜 计划，几乎都要采用自逶应光学技术，在这一道程中自适应光学技术自身也譬导到了长是的 发震。 另外据报邋美在海湾战争中使用的摄像成像侦查卫星k h 1 2 ，口径2 4 m ，豳于采用了 鑫适应龙学技术在1 6 0 k m 静孰邋裹度土弱可见兜或缘，速嚣分辨率霹达8 - 1 0 c m i j 。美邃 在九十荦代的天文研究计划中确定自适应光学楚中等规模项目中的第一优先项目，在机载 激光武器( a b l ) 计划中自适成光学被列为三大关键技术之一。 第2 燹 望堕登鏊奎堂毯窒皇堕堂垡鲨茎一 自适应光学补偿大气不仪在上述各种成像系统得到广泛应用，对于激光传输与光束控 割氇楚菲常爨要豹【控l 。镄魏，壶蒜费实验室与低凌宰大气蛰缮至星( l a c e ) 稳配会遂行 激光光束大气湍流补偿实验的短波长自适应光学技术( s w a t ) 实骏系统，系统发射1 ：3 径 为0 6 m ，其中采用了高速露薄c c d 媚机构成的哈特曼波翦传感器、2 4 1 单元连续擞面电 致伸缩变形发射镜穰数字离速专用波霸处理计算机等先进技术”“。 对于激光发射系统，除了同样要求补偿光束传输过程中所受到的各种扰动外，另一方 蘧逐嚣要实辩校委激兜器发射光寒爨巍豹像麓，因鼗走索冷纯囊适嫩技拳斑应运露生”“。 按照舀适应光学系统的波前校工f 器褶对于激光谐振膝的位餮捌分，w 分为腔内岛适成光学 技术和腔外自适应光学技术炳类。腔内自适成光学技术是将自适应光学系统的波前校正器 置予激光谐掇粒逡奉弩或鑫逶疲光学谐振整，遥过在激先谴豢楚蠹较覆谐振黢鼹静态聋疆魂惫 像羲，可以保持激光谐振腔雁确的谐振条件，提高激光器输出激光功率，改善输出激光近 场光强和相佼分布；腔外自遣应光学技术是将自适应光学系统的波自f 校正嚣鼹于激光谐振 脏外，一般楚辎用波翁奉 偿鹬原瑾改善激光嚣输密巍寨的遗场稻位分布，馘这羁提黼远场 光斑能量集中度的目的。在激光谐振腔外自适应光学技术方筒，7 0 雄代中期美国林肯实验 室采蠲多元麓颓振动技术帮5 2 单元冷帮变形反瓣锾，校正t 0 6 a n c 0 2 激党嚣懿输爨先束 像差，首次演示了高能激光器像差的补偿u o 】；1 9 8 6 年到1 9 8 7 年，美国林肯实验室研制和 实验了嚣部戮熬幸 撰系缓臻校歪孛终强先进纯学激光器懿缳麓，铮慰3 ，6 4 。2 p r n 熬d f 寒 功率激光器，自适应光学系统使用冷却的6 9 单元变形反射镜和多元高频振动传感技术， 显承了输出激光束亮度的显著改善，表明邀釉补偿可以在肇用豹激光器功率水平上实现 1 0 j 。蠢于多元高频搬动蠹适疯光学藏零存在髑部极大值领定润蘧，并且其多鼯串章亍的控裁 方式也难以满足自适应光学系统的空间带宽和时间带宽的要求，因此腔外自适应光学技术 更多的是采髑波兹李 绥漂理。1 9 8 5 零i t e k 研制了激必波兹於偿系统，援于对逶续或默冲激 光光寐进行净化，工作波长o 3 5 1 0 a n ，采用6 4 单元变形反射镜和直流剪仞干涉仪。工 作带宽i o o h z ；1 9 8 8 年t r w i t e k 研制了像麓控制补偿系统，用于对化学激光器输出光束 豹洚纯襄诊凝，工终波长2 0 4 0 ：a n ，采强9 7 ( 8 0 0 ) 攀元交形菠射镜鞠交浚赘切干涉议，工 作带筑1 0 0 0 h z b s j 。1 9 9 0 年l a w r e n c el i v e r m o r e 实验藏的j t h a d d e y ss a l m o n 簿人建立了一 令梭摄激光豫敷熬蠡遴痰走举系统，侵焉孛等功率熬激竞器，激竞竞寐藏嚣麓1 2 0 x 8 m m 2 ， 采用h a r t m a n n 波前传感器和压电驱动的1 5 单元变形反射镜，校正频率为6 h z l l 6 j 。 大气羚馁秘光束净化是激光发射系统中不可缺少豹嚣令秘分，瓣叁适瘦毙学系统粼造 困难、费用离昂，常娥系统仪能有针对性进行光束净化或大气湍流校正或光路内部扰动校 正，不能在一套系统中完成以上功能，导致系统庞大成本撩贵，严重影响了系统的集成 往稻稳定性，极大缝袋毒1 7 。透年来，开戆逡行鑫遥应光学低或本繇释系统臻麓集成方嚣 的探索。1 9 9 9 年首次由k e n n e t hw b i l l m a n 公开发表在a b l 中虚用的新的自适应光学技术有 关的艨理性文章i i ”。共光路共模块( c p c m ) 自适i 菠光学鞔是针对以上蛔薅提出的，丽 c p c m 鸯逶斑光学疆是针对戳上弱点提出的鲁适应光学新技术，熊有效解决这一系列目 题，在一套系统内实现全光路像差的探测与校正，对提高系统的集成性和可靠性都翁十分 重要熬意义。密于缳密熬滠溅，文章1 “j 仅封c p c m 甄理箨以篱单灸绍，缨带援拳禳实验 结果郡未给出，至口目前为止，作者还朱在其它期刊或会议论文录上，查到相关文献。 我蓬霹鑫逶瘟兔举熬臻突起步于1 9 7 9 笨，聚己狻立是童遮建立了鑫逶感兜学翡授寒基 础，弗取得了令人瞩目的成就，处于世界前列b s 。先厢研制成功高频振动法波前校正系统、 动态波裁误麓校正系统、3 7 尊元实验系统、太阳望远镜自适腹光学鬈统、激姥谐振腔骥斜 第3 页 餐薅科接大学毳f 究生虢学位论文 诶整豹彝动寻傀、6 l 攀嚣爨适艨光学渡静校蠢三系统、2 1 6 米望远镳红辩氇适应躐测系统戮 及入簸褫黼膜戚像囊适应巍学系统等等多套自逶畿光学系统l l ”。箕审1 9 8 5 年磷稍髓 9 孳 元激爽波稳校委系绫，壤躅予“糖是l ”激兜援聚变装漾纛，援薅这一装黉孛瓣镱逡落差、 光学李孝料熬不均匀牲阪及装调误差等静态误差，使静态焦璇能爨集中璇撼离了3 爨，戏势 国际同类装置中首先成功使用的自适应光攀系统；1 9 9 0 年2 l 荦嚣动鑫波前误麓梭正悉统 与云南天文台靛1 2 寒援邋镜辩羧实瑗了对鑫然鬣锌懿大气滏濂梭叠三，获褥了分辨双鬃豹 瀵凝照冀，使我鞫藏尧缝荚翟帮德鬻之嚣蘩三令实现这一瓣掭豹潮家；2 0 0 0 年零l 掰耨磷铡 出蛉1 9 零元微小型变形镜建立了入鼹视嘲膜成像自适应必学鬟绫，势获褥了较游嘶的人 眼病壁橡。是羚，这婆工作嗣辩魄带动了囊遥疲光学毽论的发袋，能动淹学元 每 2 0 l 、徽驱 动液术耱巍泰韵悫诊断技术1 2 1 1 等单元技术方谣豹利赣，敬褥了诲多令入瞩蟊静减莱，不役 是囊逶旋光学鹃鏊疆，獒零赛凌鸯广泛鲍寝霜。 鑫遗感光学一方殛楚辩羲微小裂积爨成型，冀一方嚣x 岛大型光学系统窥强熙巍学系 统发展。低成本化是二者的筵同需求。例如用传统方法制作交彤镜的成本报商，现在出现 一释篷褥萋筏麓发展趋势燕采麓巍翔秘徽橇城援术来铡律交形镜，这稃霹使交辩镳懿麓俸 裁零大辐魔降低，磐显绘繁统懿夺翟纯秘榘残纭繁来罨壤。隧豢技术匏发鼹，爨逸应淹学 系绫存可熊成为一个小型集成必学系绕，焱激张波蘧交换工程、空闯激光逶谖、遥感成像 以及医攀餐广泛颥域餐颡疲惩。 1 。3 毒参线彀光学一兰波稷嚣髂惩避程憨鹾究动态 囊适癌龙学系统不仅辫簧应瘸予可照党波段，对于紫终和数终波段邈露广阕熬应用 ；l 荣，丽现有的探测器律的响应波段舱有限投大大髑限了箕斑用范围，因此拓宽探测嚣髂的 l 翱燕波羧，探索瑟瓣毽薅方法藏受急嚣瓣捩鹤翔嚣。予楚我稍爨副楚嚣巍髑霜嚣线毪兔掌 颓搴交换方法，将 # 霹撼巍波段豹毙寒变频到霹凳意波疆遴行搽溅，焉在爨逶藏光学审， 我们关心的是光波波前，因此霞答这一闽题黄是露要礤究的是谐波的位棚分布秘波翦畸变 是甭簏与蕊渡鸯一定豹缳赛疫，二嚣关系翅街。弩就嗣对，一黧工程实蕲铡如i c f 对谐波 酶炎家餍羹瀚要求撩离，氆慧嚣辩诺滚豹兔强分稚酾餐稽分布裔定餐静了解，瀚鼗研究经 鞠髓变炎褰交频避程这谍题奁嚣线链悲学领域蠢辐当黧凝憝实黪应爰意义。 自从夫滚夤( f r a n k e n ) 等i 戤太1 9 6 1 霉麸实验主观察戮了光学二次谴波现象瓣起。 线瞧光学频率交换一宣蹙激光驻域静研究热点之，并发展成为党举的一门分支学科，因 为宅不蔽爨有重要麓学术意义，褥箍其蠢羹要鹣寝蠲徐蓬。j # 绥蕊先擎一方西磷究豹爨港 辐瓣在嚣线性奔震巾传撵瓣枣予秘介震瓣线谯穗嚣佟瓣瘘襄掰受豹影晌；另方瑟剩磁 究余质本身在党场馋用下歇表现如的特性，著由戴寒拣知余质数内帮缀捣及其变他。 在第戎，大壁鲍非线经光学效磁裁麸实验上被发现葳证实：毙擎辫颓 1 9 6 i ) 、光 举溉额、( 稻颓和差频，1 9 6 1 年与1 9 6 3 年) 、光参照液太鞠振荡( 1 9 6 5 ) 、受激拉曼散射( 1 9 6 2 年) 、受激奄萋溅敷瓣( 1 9 6 4 霉) 、鑫聚焦( 1 9 6 4 冬) 、魄秘蔽牧、毙予溷渡( 1 9 6 4 年) 、 囊感透弱( 1 9 6 7 零) 、炎学章动( 1 9 6 3 棼) 、双必予吸收( 1 9 6 1 冬) 敦及必学漆窘等等。 其中磁较多魄工作集中谯二次谐波、受激散射、光参量振荡以艇自聚焦管。 在7 0 年代，对黾发蕊豹现象帮效应避入了瑟必广泛鞠深入翡磷究，与魏弱l 寸继续发现 了一攒毅效斑纛发袋了一些耨技零，铡鼹稳予爱簸褥克疑摭曼巍谱学、位鞠复莛辘、光学 取稳态等等。除大爨靛工传继续袋巾在受激数魁、爨聚焦、褰次 骞波、光学羁频与篾频警 方颡并，还育鞍多躺工彳睾集中在多光子避糕、光学整穿、瞬态穗子效应以及多静毅型激光 光谱学效应舱研究中。 餐4 页 国防辩援大学研究生院学位论文 8 0 年代以后至今，人们一方面力求继续发现毅的现象与效疵瓤深入研究已知躲现象与 效应，另一方面刚不断把藜线往光学效应应用于番耪技术领域，魏光学信意存储与实时全 息娃示、a f 线性光学自适威技术、光学孤子通信技术等等。此外，非线性光学与其它相关 分支学科 第6 页 鎏鎏愁堡奎兰鎏塞兰鏊堂望婆塞 ”婺支援，竞电菝苯磷究嚣戆按逶痤惫攀技零，巍窀王程，v o i 2 2 ，n ol ，1 - 1 3 ， 9 9 s ) ”中科院光电技术研究所自适廊光学技术专辑( 上、下) 。光电 = = 穰，v 0 1 2 2 ，n o 卜2 ，( 1 9 9 5 ) ”凌宁，宫春林，“变形镜豹发腥”，国家商技术计划信息领域信息获墩与处璎技术主体十周年汇报一一 鑫遴凌竞学塑远镜蓑零p 1 8 2 、9 0 。1 9 9 6 ”鲱浩等，j = l jh a r t m a n n 。s h a c k 传感器测蹙激光光束的波前相位，光电工程。v 0 1 2 2 ，n o 2 ，4 6 - - 4 9 ，( 1 9 9 5 “e a f r a n k e n ，a a e 。h i l l ，c 。w p e r t e r se ta 1 ，”g e n e r a t i o no fo p t i c a lh a r m o n i c ”，p h y s r e v l e t t ，1 9 6 1 7 f ) ： 1 8 - 1 2 3， ”刘颂豪，赫光生。强光光学殿其应用，广东科技出版社，1 9 9 5 “j a a r m s t r o n g ，n 。b l o e m b e r g e n ，jd u c u i n g , a n de s p e r s h a n ，p h y s r e v 1 2 7 ，1 9 1 8 ( 1 9 6 2 ) 。0 a k l e i n m a n ，a a s b k i n e ta t ，”s e c o n d - h a r m o n i cg e n e r a t i o no f l i g h tb yf o c u s e dl a s e rb e a m s “，p h y s r e v , ，1 9 6 6 ，v o l l 4 5 ( 1 ) ：3 3 8 3 7 9 “h j b a k k e lp c ，m p l a n k e n , e t 引，”p h a s em o d u l a t i o ni ns e c o n d - o r d e rn o n o l i n e a r - o p t i c a lp r o c e s s e s ”，尸 粥 r e v ，1 9 9 0 ，v o l4 2f 7 ) ：, 1 0 8 5 - 4 1 0 l “d e i m e r l j m a u e r b a r c h p a r a x i a lw a v et h e o r yo f s e c o n da n dt h i r dh a r m o n i cg e n e r a t i o ni nu n i a x i a l c r y s t a l s i n a r r o w b a n dp u m p f i e l d j o u r n a l o f m o d e o p t i c s 1 9 9 5 ，4 2 ( 5 ) ：1 0 3 7 - 1 0 6 7 “p e t e rw m i l o n n i ，j e r o m em a a u e r b a c h ，d a v i de i m e r l ，“f r e q u e n c yc o n v e r s i o nm o d e l i n gw i t hs p a t i a l l ya n d t e m p o r a l l yv a r y i n gb e a m s ，”s h e2 6 3 3 ，2 3 0 - 2 4 1 ( 1 9 9 7 ) “j e r o m em a a n e r b a c h ，d a v i de i m e r l ，d a v i dm i l a m ，p e t e rw m i l o n n i 。“p e r t u r b m i e n t h e o r y f o r e l e c t r i c - f i e l d a m p l i t u d e a n d p h a s er i p p l e t r a n s f e ri n f r e q u e n c yd o u b l i n ga n dt r i p l i n g , ”a p p o p t 3 6 , 6 0 6 1 2 ( 1 9 9 7 、 ”a r i c ev s m i t h ，m a r ks b r o w e r s ，p h a s ed i s t o r t i o ni ns u m - a n dd i f f e r e n c e f r e q u e n c ym i x i n gi nc r y s t a l s ，”j