基于DM本征模式的无波前传感器自适应光学系统高精度实验研究

本文主要探讨了基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统的实验研究。在无波前传感器自适应光学领域，波前校正是关键步骤，通常采用两种方法：无模型优化算法和基于模式的优化算法。其中，模式法是一种常见的策略，它利用了变形镜的本征模式来实现精确的波前控制。 实验设计中，作者构建了一个实验光路，着重测试了基于变形镜本征模式的校正方法。与传统的基于Lukosz模式的校正方法相比较，该方法显著减少了模式拟合误差，从而实现了更高的校正精度。这是因为在本征模式下，对每个模式的校正量可以独立估计，这使得可以根据初始像差的空间频率特性选择适当的模式校正阶数，从而在保持精度的同时提高了校正速度。 值得注意的是，与随机并行梯度下降（SPGD）算法这种常用的优化技术相比，尽管模式法在精度上达到了相当水平，但其在速度上的提升尤为显著，理论上能够达到一个数量级的提升。这在实时应用中，如高分辨率成像、激光雷达或天文观测等，具有显著的优势，因为它能更快地适应环境变化并维持稳定的图像质量。 这项研究对于提升自适应光学系统的性能，特别是在无波前传感器的情况下，提供了有价值的新方法和技术。通过实验验证，基于变形镜本征模式的方法不仅提供更准确的校正，还具有更高的效率，为自适应光学系统的设计和优化提供了新的思路。关键词包括自适应光学、模式法、变形镜本征模式、Lukosz模式以及随机并行梯度下降算法，这些都是理解和进一步研究这一领域的核心概念。