自适应光学工作原理及其应用

　    自适应光学(Adaptive optics,简称AO)是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变，从而改进光学系统性能的技术。它最初是为解决天文观测中大气湍流对星光的干扰而发展起来的，如今已广泛应用于激光通信、眼科医学(如视网膜成像)等领域。

　　工作原理

　　自适应光学的工作原理是利用波前探测器对大气湍流的畸变信息进行探测，然后由波前校正器进行实时补偿，其工作流程如下：

　　1. 波前畸变检测：

　　波前传感器实时测量入射光的波前相位畸变。传感器将光线分割成多个子孔径，通过检测每个子孔径内光斑的偏移量，计算出波前的局部畸变。

　　2. 实时计算校正信号：

　　控制系统(通常为高速计算机)根据波前传感器的数据，计算出需要施加的校正量，以抵消畸变。

　　3. 动态校正：

　　可变形镜(Deformable Mirror)根据控制信号快速调整表面形状(例如通过压电或电磁驱动器)，改变反射光的相位，从而抵消波前畸变。

　　某些系统还可能包含快速倾斜镜(TipTilt Mirror)来校正大尺度的整体倾斜误差。

　　4. 闭环反馈：

　　校正后的光波前再次被波前传感器检测，形成闭环控制，持续优化校正效果。

　　应用场景

　　天文望远镜：校正大气湍流，使地面望远镜的分辨率接近太空望远镜。

　　激光系统：激光整形，用于激光加工等装置。

　　眼科：用于高分辨率视网膜成像，帮助诊断青光眼等疾病。

　　自由空间光通信：减少大气扰动对信号传输的影响。

　　自适应光学的性能受限于校正速度、可变形镜的驱动器数量(空间分辨率)以及信标光的亮度(自然星或激光导星)。随着技术进步，AO已成为现代高分辨率光学系统的核心工具。

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