[发明专利]一种基于反射镜阵列的自适应光学补偿装置和补偿方法

权利要求书

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100mm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：

(1)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CCD，第一CCD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CCD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(1)～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。