自适应光学系统：投影抑制算法提升变形镜约束性能

"闭环控制自适应光学系统变形镜约束技术的研究" 本文主要探讨了在闭环控制自适应光学(AO)系统中，如何有效地约束和管理变形镜以优化其对倾斜和平移像差的校正能力。自适应光学是一种先进的光学技术，通过实时调整光学元件（如变形镜）的形状来补偿大气湍流或其他因素导致的光波畸变，从而提高成像质量。 作者首先分析了基于限定向量算法在系统动态特性和校正残差方面的影响。他们发现，尽管限定向量算法在某些情况下能提供初步的校正，但并不能完全抑制约束量，反而可能对系统的校正效果产生负面影响。这可能导致在实际应用中，尤其是高分辨率成像时，像差校正不充分，从而降低图像质量。 针对这一问题，研究者提出了一种新的算法——基于投影抑制的算法。该算法的核心是将像差分离，并在控制电压层面对变形镜进行抑制，以此改善系统的性能。通过数值仿真，对比了使用限定向量算法和投影抑制算法对含有倾斜像差的校正效果。结果显示，当采用限定向量算法时，变形镜可能导致远场图像发生9.3像素的偏移，而采用投影抑制算法则将这一偏移减少到小于0.02像素，显著提高了图像定位的准确性。 此外，对于前36阶的单阶泽尼克模式像差校正，投影抑制算法也表现出更高的斯特列尔比。斯特列尔比是衡量成像质量的重要指标，它表示通过系统后形成的光强分布与理想点源成像时的光强分布的最大值之比。较高的斯特列尔比意味着更好的图像对比度和清晰度。 结论指出，基于投影抑制的算法在约束能力、条件数（反映矩阵运算稳定性的一个指标）以及校正效果方面均优于限定向量算法。这一成果对于提升自适应光学系统在天文观测、生物医学成像、激光通信等领域的应用性能具有重要意义，有助于设计出更加高效和精确的自适应光学系统。