中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室張軍勇課題組利用斐波那契光子篩實(shí)現(xiàn)了曲率傳感的單次曝光波前診斷與成像，相關(guān)成果發(fā)表在［Applied Physics Letters， 115， 234101 （2019）］。
近年來自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)不斷提高對動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測量的要求，以更好地適應(yīng)高能激光、天文觀測、光學(xué)通訊等領(lǐng)域。不同于基于波前斜率的波前傳感技術(shù)，曲率傳感是波前的二階導(dǎo)數(shù)，其與相位分布的聯(lián)系滿足泊松方程，而變形鏡的控制信號與變形量關(guān)系也恰滿足該方程。利用這一特點(diǎn)，無須經(jīng)過計(jì)算就可通過響應(yīng)矩陣控制方法實(shí)現(xiàn)對曲率型變形鏡的直接操控，縮短了自適應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，提高了自適應(yīng)系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)性。
波前曲率傳感是通過測量離焦面上的光強(qiáng)分布求得波前的曲率和相位分布。若要實(shí)現(xiàn)單次測量，需要同時(shí)至少記錄焦平面前后的兩層光強(qiáng)。振幅型斐波那契光子篩具有三維陣列衍射極限焦點(diǎn)功能，通過對待測物體的多重全同拷貝，將沿軸向分布的強(qiáng)度圖映射到徑向方位，單一探測器單次曝光即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同傳輸面的同時(shí)記錄，這就規(guī)避了曲率傳感通常所采用的分時(shí)多次曝光。課題組所采用的技術(shù)巧妙利用中間的焦平面作為絕對基準(zhǔn)定位面，光路結(jié)構(gòu)決定了兩個(gè)離焦面的距離恒等，實(shí)現(xiàn)了測量面之間的鎖距，解決了離焦面的高精度定位問題。
光學(xué)段的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性，這為進(jìn)一步開展短波段的波前診斷與成像奠定了良好基礎(chǔ)。對于更長的光波而言，可以設(shè)計(jì)成位相型衍射透鏡，提高衍射效率，增強(qiáng)對弱信號的檢測與成像能力。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
近年來自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)不斷提高對動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測量的要求，以更好地適應(yīng)高能激光、天文觀測、光學(xué)通訊等領(lǐng)域。不同于基于波前斜率的波前傳感技術(shù)，曲率傳感是波前的二階導(dǎo)數(shù)，其與相位分布的聯(lián)系滿足泊松方程，而變形鏡的控制信號與變形量關(guān)系也恰滿足該方程。利用這一特點(diǎn)，無須經(jīng)過計(jì)算就可通過響應(yīng)矩陣控制方法實(shí)現(xiàn)對曲率型變形鏡的直接操控，縮短了自適應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，提高了自適應(yīng)系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)性。
波前曲率傳感是通過測量離焦面上的光強(qiáng)分布求得波前的曲率和相位分布。若要實(shí)現(xiàn)單次測量，需要同時(shí)至少記錄焦平面前后的兩層光強(qiáng)。振幅型斐波那契光子篩具有三維陣列衍射極限焦點(diǎn)功能，通過對待測物體的多重全同拷貝，將沿軸向分布的強(qiáng)度圖映射到徑向方位，單一探測器單次曝光即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同傳輸面的同時(shí)記錄，這就規(guī)避了曲率傳感通常所采用的分時(shí)多次曝光。課題組所采用的技術(shù)巧妙利用中間的焦平面作為絕對基準(zhǔn)定位面，光路結(jié)構(gòu)決定了兩個(gè)離焦面的距離恒等，實(shí)現(xiàn)了測量面之間的鎖距，解決了離焦面的高精度定位問題。
光學(xué)段的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性，這為進(jìn)一步開展短波段的波前診斷與成像奠定了良好基礎(chǔ)。對于更長的光波而言，可以設(shè)計(jì)成位相型衍射透鏡，提高衍射效率，增強(qiáng)對弱信號的檢測與成像能力。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
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