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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