中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在自適應(yīng)光學(xué)波前探測(cè)技術(shù)研究中取得新進(jìn)展：首次采用哈特曼波前探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)超動(dòng)態(tài)范圍波前傾斜和其他高階像差的同時(shí)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)波前像差探測(cè)和校正，該研究為自適應(yīng)光學(xué)波前探測(cè)技術(shù)提供了新思路。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Optics Express上(2015, 8，21403-21413)。

　　自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)波前傾斜像差在幅度上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他高階像差。通常，哈特曼波前探測(cè)器只用于精確測(cè)量高階畸變，為了保證其探測(cè)精度，通常哈特曼波前探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍都很小。因此，目前的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中均需額外增加針對(duì)傾斜像差的探測(cè)系統(tǒng)。該研究提出的新方法一方面節(jié)省了用于傾斜探測(cè)的光能量，提高了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的探測(cè)能力，另一方面簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，便于工程化應(yīng)用。

　　液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)波前傾斜和其他像差共用一個(gè)哈特曼探測(cè)器，將用于傾斜探測(cè)的能量增加到哈特曼波前探測(cè)器上，這將大大提高除傾斜以外其他像差的探測(cè)精度。該研究解決了當(dāng)傾斜像差超過哈特曼探測(cè)器的探測(cè)范圍時(shí)，波前傾斜像差的計(jì)算和傾斜校正方法。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行初始，傾斜像差較大，只有部分的光能夠進(jìn)入哈特曼波前探測(cè)器并成像在CCD面板上，此時(shí)將這不完整的光斑看做一個(gè)整體，計(jì)算光斑質(zhì)心相對(duì)于哈特曼中心的偏移量作為波前傾斜像差的一個(gè)估計(jì)值，同時(shí)利用這個(gè)估計(jì)值作為殘余傾斜像差指導(dǎo)控制器進(jìn)行控制量計(jì)算并進(jìn)行波前傾斜校正。隨著波前傾斜校正的進(jìn)行，傾斜量減小，會(huì)有更多的光進(jìn)入哈特曼探測(cè)器，傾斜量的估計(jì)精度也會(huì)隨之增加，同時(shí)傾斜校正精度也增加，最終傾斜像差將減小到哈特曼的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，然后進(jìn)行高精度的傾斜和高階探測(cè)和校正。在1.23m光電望遠(yuǎn)鏡上對(duì)恒星和衛(wèi)星目標(biāo)進(jìn)行了觀測(cè)并取得良好結(jié)果，表明這種探測(cè)和校正策略的可行性。

　　該研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金支持。

大傾斜校正中傾斜量隨時(shí)間的變化

　　自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)策略示意圖：（a）單獨(dú)傾斜探測(cè)；（b）共用一個(gè)波前探測(cè)器