【摘要】：激光在大氣信道中傳輸時(shí)不可避免的會(huì)受到大氣湍流的影響,導(dǎo)致激光的波前相位因大氣折射率的起伏產(chǎn)生畸變。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以有效的補(bǔ)償大氣湍流引起的波前畸變,在地質(zhì)遙感、地基天文、空間光通信等各個(gè)方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)可以實(shí)時(shí)探測(cè)和校正波前畸變,模式法在分析和重構(gòu)波前畸變上有著很大的優(yōu)勢(shì),本文主要開展基于模式法的畸變波前處理技術(shù)的研究,研究主要目的是在保證波前校正殘差小于的λ/4前提下,提高自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的閉環(huán)控制帶寬。本文的主要研究?jī)?nèi)容為基于Zernike模式法的波前處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。根據(jù)波前處理器的主要任務(wù)設(shè)計(jì)了波前處理器的軟件流程,重點(diǎn)對(duì)基于Zernike模式法的波前重構(gòu)與校正算法進(jìn)行了分析與仿真,最終完成波前處理器的軟件編寫;設(shè)計(jì)了波前處理器的硬件電路,完成了電路的調(diào)試與驗(yàn)證。本文采用了理論分析、仿真分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多種方式相結(jié)合的研究方法,開展了畸變波前處理技術(shù)的研究工作。軟件上采用模塊化設(shè)計(jì),對(duì)各個(gè)子模塊都進(jìn)行相應(yīng)的理論分析和系統(tǒng)仿真;在理論研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的整體方案,通過(guò)設(shè)計(jì)完成的硬件與軟件模塊,對(duì)整個(gè)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。保證硬件電路和軟件模塊工作正常的情況下,本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)波前校正器的參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,并將其導(dǎo)入波前處理器,用以完成自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的閉環(huán)控制;開展了基于Zernike模式法的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的功能和性能驗(yàn)證,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于Zernike模式法的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)具有可行性和有效性;論文所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)滿足研制要求;在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證條件下,系統(tǒng)在30 Hz閉環(huán)控制帶寬下的波前校正殘差小于λ/4。
[Abstract]:The wave front phase of the laser is distorted by the fluctuation of atmospheric refractive index due to the influence of atmospheric turbulence when the laser propagates in the atmospheric channel. Adaptive optical system can effectively compensate the wavefront distortion caused by atmospheric turbulence. It has been widely used in geological remote sensing, ground-based astronomy, space optical communication and other fields. Adaptive optics can detect and correct wavefront distortion in real time. Mode method has great advantages in analyzing and reconstructing wavefront distortion. The main purpose of this study is to improve the closed-loop control bandwidth of adaptive optical systems on the premise that the residual error of wavefront correction is less than 位 / 4. The main research content of this paper is the design and implementation of wavefront processor based on Zernike mode method. According to the main tasks of the wavefront processor, the software flow of the wavefront processor is designed, and the analysis and simulation of the wavefront reconstruction and correction algorithm based on the Zernike mode method are emphasized. Finally, the software programming of the wavefront processor is completed. The hardware circuit of wavefront processor is designed, and the circuit is debugged and verified. In this paper, the methods of theoretical analysis, simulation analysis and experimental verification are used to study the distortion wave front processing technology. The modular design is adopted in the software, and the corresponding theoretical analysis and system simulation are carried out for each sub-module. On the basis of theoretical research, the whole scheme of adaptive optics system is designed in this paper. Through the design of hardware and software module, the whole adaptive optics system is verified experimentally. Under the condition that the hardware circuit and software module work normally, the experiment platform is built, the parameters of the wavefront corrector are measured, and it is introduced into the wavefront processor to complete the closed-loop control of the adaptive optical system. The function and performance of adaptive optics system based on Zernike mode method are verified. The experimental results show that the adaptive optics system based on Zernike mode method is feasible and effective. The adaptive optical system designed in this paper meets the development requirements, and the residual error of wavefront correction is less than 位 / 4 at 30 Hz closed-loop control bandwidth under the condition of experimental verification.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2407690