自适应光学工作原理及应用

摘要：自适应光学系统是很多现代光学系统中用于解决波前畸变有良好的效果，在很多方面有广泛的应用，本文主要通过介绍自适应光学的定义，工作原理总体概况论述自适应光学，而后从自适应光学系统的三个组成及波前传感器，波前控制法，波前校正器以及后期的图像复原算来详细介绍自适应光学系统，对自适应光学的发展状况以及面临的问题有一定的了解，最后，总结了自适应光学在诸多领域的应用情况来了解自适应光学的发展趋势。

关键字：自适应光学；波前传感器；波前校正器；自适应光学图像复原；自适应光学应用

一、引言

自适应光学是在 1953 年由 Horace W. Babcock 提出，主要构想是用闭环校正波前误差来补偿天文视宁度 1。但是知道上个世纪九十年代，随着计算机技术的大幅发展，自适应光学才得以得到普遍的使用.在冷战期间美国曾经使用自适应光学技术来追踪苏联的卫星，从而极大地促进了自适应光学技术的发展。

自适应光学是为了消除波前畸变，提高光学系统对于环境的适应能力，得到更好的成像效果。它的主要工作原理就是通过波前传感器计算光学像差，输出到波前控制器，由波前控制器进行处理转换成为波强校正器的输入，从而调节镜面的面形，补偿波前畸变来实现更好的成像效果。

自适应光学所利用到的基本光学原理是相位共轭.由波前传感器测量的光场是一个存在相位误差的光场，可以表示为：

而自适应光学系统通过共轭调制得到的光场为：

从而使的具有波前畸变的光场成为平面波，得到分辨率更高的像，提高成像效果。

二、波前传感器

1.波前传感器是用来测量光场中的相位误差，提供实时的电压控制信号给波前校正器，获得接近衍射极限的图像。波前传感器主要有四种：ShackHartmann Wavefront sensor，Wavefront Curvature sensor，点衍射干涉仪。横向剪切干涉仪等等.点衍射干涉仪可以直接测量波前相位，横向剪切干涉仪和 Shack-Hartmann Wavefront sensor 可以通过测量斜率，在通过算法得到波前相位。波前曲率传感器通过测量光场的曲率得到光场的相位。

2.Shack-Hartmann Wavefront sensor 工作原理

Figure 1 哈特曼波前传感器结构图