基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究.pdf

第41卷第2期激光与红外Vo1．41，No．2
2011年2月LASER＆INFRAREDFebruary，2011

文章编号：1001—5078(2011)02-0187-05·光学材料器件与薄膜·

基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究

李祥之，韩诚山，文明，孙兆伟，赵庆磊，姜肖楠
(1．哈尔滨工业大学卫星技术研究所，黑龙江哈尔滨150080；2．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)

摘要：针对液晶空间光调制器控制单元数多，直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问
题，将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射，极大地减小了优化维数，有效
地提高了计算效率。引入单纯形算法，通过使设计的性能指标达到最优，得到最佳的Zernike
多项式，实现了精确的波前畸变补偿。针对传统的单纯形算法易收敛于局部极点，无法实现全
局最优的特点，对单纯形算法进行了改进，仿真结果表明，改进后的算法可以通过强制初始化
达到全局最优，同时分析了各种改进算法的特点，为实际应用提供了依据。
关键词：自适应光学；波前畸变补偿；改进型单纯形算法；液晶空间光调制器
中图分类号：TN929．12文献标识码：A

Researchonwavefrontdistortioncompensationbasedonliquid
crystalspacelightmodulator

LIXiangzhi’，HANCheng—shan。
，WENMing，SUNZhao．wei，ZHAOQing—lei，JIANGXiao—nan
(1．ResearchCenterofSatelliteTechnology,HarbinInstituteofTechnology，Harbin150080，China；
2．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)

Abstract：ThesimplexalgorithmisintroducedandthecontrolinputsformmappingwithZernikepolynomialcoeffi—

cientsbecausetheamountofcalculationiflargewhenliquidcrystalspacelightmodulatordirectlycompensatewave-

frontphasedistortion．TheperformancemetricifoptimizedandtheexcellentZernikepolynomialifobtainedwhichcan

realizeprecisecompensationforwavefrontdistortion．Thesimplexalgorithmismodifiedbecausethetraditionalsimplex

algorithmeasilyconvergestothelocalminimumsandtheglobaloptimizationcannotbeachieved．Thesimulationre—

suhsshowthatthemodifiedsimplexmethodsCanforceinitializationtoachievetheglobaloptimization，andtheanaly—

sestothecharacteristicsofmodificationprovidebasisforpracticalapplication．

Keywords：adaptiveoptics；wavefrontdistortioncompensation；modifiedsimplexalgorithm；LCSLM

1、引言校正器，利用单纯形算法迭代寻优，得到最佳的控制
大气湍流造成的传输光束动态波前畸变是个困输入，同时对该算法易收敛到局部极点的问题进行
扰了光学界几百年的难题⋯，自适应光学技术被认了改进。
为是目前最有效，也是最具有实用前景的补偿方2液晶空间光调制器相位调制原理
法。变形反射镜校正单元数较少，通常为数十个液晶空间光调制器的相位调制原理是通过改变
到上百个，生产成本较高，应用范围受到一定的限液晶上下极板电压使液晶分子的偏转状态不同，从
制。液晶空间光调制器是新型的波前相位畸变校正
器，以其上万个的控制单元、较小的体积和质量、低基金项目：创新团队发展计划项目(No．IRT0520)资助。
作者简介：李祥之(1982一)，男，博士，主要从事空间光通信扰
功耗和低廉的加工成本等优点正逐渐成