改进模型无波前传感器自适应光学激光束清洗方法

"这篇论文提出了一种改进的模型基无波前传感器自适应光学算法，用于激光束清洁。它利用可变形镜（DM）的本征模式替代传统的卢科斯模式，以避免DM拟合误差。传统的做法依赖于复杂的校准过程和线性方程的求解，而新方法则通过在系统中引入双向模态偏置，然后求解抛物线方程来估计DM本征模式的系数，从而省去了校准步骤，更具可行性。模拟和实验结果表明，改进方法的校正精度高于传统方法。" 在激光技术中，高质量的光束是许多应用的关键需求，例如激光通信、精密加工和高能物理实验等。然而，激光在传播过程中会受到大气湍流、光学元件不完美等因素的影响，导致光束质量下降，出现波前畸变。这就需要采用自适应光学（Adaptive Optics, AO）技术进行校正。 自适应光学的核心是波前传感器，它能够实时测量波前畸变并反馈给校正元件，如可变形镜（Deformable Mirror, DM），使DM形变以抵消波前畸变。传统的模型基无波前传感器自适应光学方法基于卢科斯模式（Lukosz modes），这需要对DM的形状有精确的先验知识，并通过复杂的校准过程确定各控制点对应的校正系数。然而，这种校准过程既耗时又容易产生误差。 本文提出的改进方法，使用DM的本征模式代替卢科斯模式。DM的本征模式是其固有的、不依赖于外部校准的振荡模式，每个模式对应一个特定的自由度，这样可以更准确地控制DM的形状变化。通过在系统中引入双向模态偏置，即同时在正向和反向方向上施加小的偏置，可以有效地估计出这些本征模式的系数，然后利用这些系数求解抛物线方程，实现波前的校正。这种方法省去了传统的校准步骤，提高了系统的实时性和准确性。 实验和仿真结果验证了改进方法的有效性，其校正精度优于传统的卢科斯模式方法。这一进展对于提高激光系统的性能，尤其是在动态环境下的应用，具有重要意义。此外，简化校准过程还能降低系统成本，提高系统的可部署性和维护性。 这篇研究为激光束质量的改善提供了一个新的、更有效的解决方案，有望在未来的激光技术发展中发挥重要作用。