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波前校正器是自适应光学系统中的核心器件。波前校正器的驱动器数量限制了自适应光学系统的波前补偿能力。特别是在望远镜自适应光学系统中,驱动器数量正比于主镜口径与大气相干长度之比的平方。当主镜口径增大时,波前校正器的驱动器数量迅速增加,成为大型望远镜自适应光学系统的一个主要限制因素。
本文提出采用光学共轭的方式将多个变形镜匹配起来构成一个组合变形镜作为波前校正器。为了保证波前校正器的驱动器的对称性,组合变形镜中的各个变形镜的驱动器需要按要求进行空间对位。在波前校正器的驱动器数量满足系统需求的同时,降低了单个变形镜的驱动器数量,使得波前校正器的制造难度得到降低。当驱动器数量减少时,单个变形镜的成品率提高,从而也使得整个波前校正器的制造成本降低。本文分析了组合变形镜的波前校正原理,提出了基于组合变形镜的自适应光学系统的基本框架;根据组合变形镜的波前校正原理,仿真分析了组合变形镜的波前校正能力,仿真结果显示其波前校正能力相对于单个变形镜得到了提升;借鉴了信号处理中的频率域分析方法,进一步从空间频率域的角度解释了其波前校正能力提升的原因;通过实验检验并分析了组合变形镜的波前校正能力。