自适应光学原理 第3版PDF电子书下载

第1章 历史和背景 1

1.1 引言 1

1.2 历史 2

1.3 物理光学 4

1.3.1 带像差传输 5

1.3.2 带像差成像 7

1.3.3 波前表示 10

1.3.3.1 幂级数表示 10

1.3.3.2 泽尼克级数 11

1.3.3.3 泽尼克环形多项式 12

1.3.3.4 低阶像差模式 13

1.3.4 干涉 13

1.4 自适应光学中的术语 15

第2章 像差源 19

2.1 大气湍流 19

2.1.1 大气湍流描述 20

2.1.2 折射率结构常数 22

2.1.3 湍流效应 23

2.1.3.1 弗里德相干长度 24

2.1.3.2 闪烁 25

2.1.3.3 光束漂移或倾斜 26

2.1.3.4 高阶相位变化 28

2.1.4 湍流调制传递函数 31

2.1.5 多层湍流 31

2.2 热晕 32

2.2.1 热晕强度与临界功率 33

2.2.2 湍流、抖动与热晕 35

2.3 非大气类像差源 36

2.3.1 光学失调与抖动 36

2.3.2 大光学器件：分块与定相 37

2.3.3 热致光学畸变 38

2.3.4 制造与微小误差 40

2.3.5 其他像差源 41

2.3.6 航空器边界层湍流产生的像差 41

2.3.7 激光谐振腔与激光介质中的像差 42

第3章 自适应光学补偿 43

3.1 相位共轭 43

3.2 相位共轭限制 47

3.2.1 湍流倾斜或抖动误差 47

3.2.2 湍流的空间高阶误差 47

3.2.2.1 模式分析 47

3.2.2.2 区域分析：校正器拟合误差 48

3.2.3 湍流时域误差 49

3.2.4 传感器噪声限制 50

3.2.5 热晕补偿 51

3.2.6 非等晕 52

3.2.7 后处理 54

3.3 人工导星 54

3.3.1 瑞利导星 56

3.3.2 钠导星 59

3.4 导星激光器 60

3.5 限制因素综合 61

3.6 线性分析 61

3.6.1 随机波前 61

3.6.2 确定性波前 63

3.7 部分相位共轭 64

第4章 自适应光学系统 65

4.1 自适应光学成像系统 65

4.1.1 天文成像系统 65

4.1.2 视网膜成像 67

4.2 光束传输系统 68

4.2.1 本地环路光束净化系统 69

4.2.2 其他可供选择的设计 70

4.2.3 各种方法的优缺点 73

4.2.4 自由空间激光通信系统 73

4.3 非传统自适应光学 74

4.3.1 非线性光学 74

4.3.2 弹性光子散射：简并四波混合 75

4.3.3 非弹性光子散射 76

4.3.3.1 拉曼散射和布里渊散射 76

4.4 系统工程 80

4.4.1 系统性能要求 83

4.4.2 待补偿光束性质 83

4.4.3 波前参考光束性质 84

4.4.4 光学系统集成 84

第5章 波前传感 86

5.1 直接测量相位 87

5.1.1 衍射图样的不唯一性 87

5.1.2 根据光强确定相位信息 88

5.1.3 模式和区域传感 90

5.1.3.1 倾斜与波前的测量动态范围 92

5.2 直接波前传感——模式法 92

5.2.1 波前倾斜的重要性 92

5.2.2 倾斜测量 95

5.2.3 聚焦度传感 98

5.2.4 高阶像差的模式传感 100

5.3 直接波前传感——区域法 100

5.3.1 波前传感的干涉测量法 100

5.3.1.1 干涉法 101

5.3.1.2 剪切干涉仪原理 107

5.3.1.3 剪切干涉仪的实际操作 109

5.3.1.4 横向剪切干涉仪 109

5.3.1.5 旋转和径向剪切干涉仪 113

5.3.2 夏克－哈特曼波前传感器 114

5.3.3 曲率传感 117

5.3.4 金字塔波前传感器 118

5.3.5 方法选择 118

5.3.6 相关跟踪器 119

5.4 间接波前传感方法 119

5.4.1 多抖动自适应光学 120

5.4.2 像清晰化 124

5.5 波前采样 125

5.5.1 光束分束器 126

5.5.2 孔栅 127

5.5.3 分时复用 127

5.5.4 反射光楔 129

5.5.5 衍射光栅 129

5.5.6 复合采样器 131

5.5.7 采样器灵敏度 133

5.6 探测器和噪声 134

第6章 波前校正 138

6.1 倾斜模式校正 140

6.2 高阶模式校正 140

6.3 分块镜 141

6.4 变形镜 142

6.4.1 驱动技术 144

6.4.2 驱动器影响函数 144

6.5 双压电校正镜 148

6.6 薄膜镜和微机械镜 149

6.7 边缘驱动镜 150

6.8 大型校正光学系统 151

6.9 特殊校正器件 151

6.9.1 液晶相位调制器 152

6.9.2 空间光调制器 152

6.9.3 铁磁流体变形镜 153

第7章 重构和控制 154

7.1 引言 154

7.2 单通道线性控制 156

7.2.1 基本控制工具 157

7.2.2 传递函数 157

7.2.3 比例控制 161

7.2.4 一阶和二阶滞后 161

7.2.5 反馈 162

7.2.6 控制系统的频率响应 163

7.2.7 数字控制 168

7.3 多元自适应光学控制 170

7.3.1 线性方程的解 170

7.4 直接波前重构 173

7.4.1 波前斜率求相位 173

7.4.2 根据波前斜率求模式 177

7.4.3 根据波前模式求相位 179

7.4.4 根据波前模式求模式 179

7.4.5 用连续相位驱动区域校正器 180

7.4.6 用连续相位驱动模式校正器 181

7.4.7 用模式相位驱动区域校正器 181

7.4.8 用模式相位驱动模式校正器 182

7.4.9 间接重构 182

7.4.10 用波前模式驱动模式校正器 182

7.4.11 用波前斜率驱动区域校正器 183

7.5 线性控制之外 184

第8章 方程纪要 186

8.1 大气湍流波前表达式 187

8.2 大气湍流振幅表达式 188

8.3 自适应光学补偿表达式 188

8.4 激光导星表达式 190

参考文献 191