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随着自适应光学技术的发展,其应用领域和规模不断扩大,目前已经成为很多光学系统提高光学性能不可或缺的手段和方法。这一发展趋势也对自适应光学系统的智能性和环境适应性提出了新的要求。在对复杂光学系统进行波前畸变校正时,波前探测器与校正器的对准误差会降低自适应光学系统波前校正能力,利用如目测、手动等对准厅式在精度、效率等方面很难满足实际系统需要。在我国“神光Ⅲ”ICF原型装置等自适应光学系统大规模应用的场合,对有客观测量依据的高精度、高效率对准方式的需求表现的越为明显。此外,为了适应一些新应用领域光学系统光束诊断和波前控制需要,尤其足对如包含光强闪烁、强度分布不均匀以及高空间频率波前畸变等光束进行波前诊断,我们对径向剪切干涉波前探测技术进行了深入研究。 本文围绕自适应光学系统应用领域和规模扩大后出现的新问题,对自适应光学系统中波前探测器和校正器自动对准技术及新型径向剪切干涉波前探测技术展开了深入研究,并取得了一系列创新成果。 第一,对自适应光学系统中波前探测器和校正器对准容差进行了研究,提出了具体的量化指标作为评价二者对准容差,为二者自动对准提出精度要求。 第二,对波前探测器与校正器对准误差测量方法进行了深入研究,提出采用基于驱动器影响函数绝对斜率分布的加权质心算法和驱动器位置标记算法的对准误差测量方法;解析推导和数学证明验证了这一方法原理的可行性。实验结果表明:该方法能够准确测量自适应光学系统中波前探测器与校正器对准误差,并实现二者自动、快速、准确对准。 第三,对径向剪切干涉波前探测技术展开研究,提出了基于四步空间偏振移相结构的径向剪切干涉波前探测技术,克服传统径向翦切干涉波前探测技术相位提取计算量火、精度低、光灶分布要求缓变等缺点,并具有高空间分辨率、对环境扰动不敏感、对光强闪烁及分布均匀性要求不离,数据处理速度快等优势。数值模拟仿真及实验结果表明:该方法能够满足待测光束波前畸变商分辨诊断要求。 第四,对径向剪切干涉波前探测技术中波前复原算法进行了研究,提出基于Zernike多项式的模式复原算法以及偏置模式复原算法.通过理论证明、数值仿真和实验验证等手段验证了该方法在无偏置以及有偏置情况下对原始待测波前进行波前复原的可行性。并将这两种方法扩展应用到对对“神光Ⅲ”ICF原型装置中自适应光学系统变形镜面形解耦以及径向剪切干涉仪诊断环形光束中。 第五,提出了一种基于微偏振阵列的小型化径向剪切干涉仪,并通过对相位提取算法的改进,提高了波前诊断采样率。 自适应光学系统中波前探测器与校正器自动对准技术以及新型径向剪切干涉波前探测技术对自适应光学系统应用领域和应用规模的扩大具有重要意义。通过本论文的研究,对一些技术细节给出了具体的解决方案,论文研究成果为自适应光学系统智能性和环境适应性提供了参考。