交连值对斜率响应矩阵和迭代矩阵稀疏度的影响

程生毅; 陈善球; 董理治; 刘文劲; 王帅; 杨平; 敖明武; 许冰

doi:10.7498/aps.63.074206

摘要

基于529单元自适应光学（AO）系统，分析了变形镜到哈特曼波前传感器的斜率响应矩阵的稀疏特性、波前复原中迭代矩阵的稀疏特性. 在变形镜驱动器间距不变的条件下，研究了驱动器交连值对斜率响应矩阵稀疏度、迭代矩阵稀疏度以及AO系统校正能力的影响. 研究表明，斜率响应矩阵和迭代矩阵的稀疏度随交连值的增大而减小；交连值过大或者过小都会影响AO系统的稳定性和校正能力. 最后，综合斜率响应矩阵和迭代矩阵的稀疏度、系统稳定性和校正能力，给出了交连值的合理取值范围.

关键词:

Abstract

Based on a 529-actuator adaptive optic (AO) system, the sparseness of slope response matrix from deformable mirror to Hartmann wavefront sensor and the sparseness of iterative matrix in wavefront reconstruction are analyzed. The influence of actuator coupling coefficient on the slope response matrix sparseness, the iterative matrix sparseness, and the AO system correction quality are also studied under the condition of constant actuator spacing. Larger coupling coefficient results in a lower sparseness of slope response matrix and an iterative matrix. Too large or too small coupling coefficient will lead to lower stability and correction quality of AO system. Finally, the optimal range of coupling coefficient is provided by the balancing correction quality, sparseness of slope response matrix, and stability.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院光电技术研究所, 成都 610209;

2.
中国科学院大学, 北京 100049;

3.
中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209;

4.
电子科技大学, 成都 610054

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：11173008）和四川省杰出青年学术技术带头人资助计划（批准号：2012JQ0012）资助的课题.

Authors and contacts

1.
The Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China;

2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;

3.
Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China;

4.
University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11173008), and the Sichuan Province Outstanding Youth Academic Technology Leaders Program (Grant NO. 2012JQ0012).

参考文献

[1]	Jiang W H, Zhang Y D, Rao C H, Ling N, Guan C L, Li M, Yang Z P, Shi G H 2011 Acta Optica Sinaca 31 9 (in Chinese) [姜文汉, 张雨东, 饶长辉, 凌宁, 官春林, 李梅, 杨泽平, 史国华2011 光学学报31 9]
[2]	Jiang W H 2006 Chinese Journal of Nature 28 1 (in Chinese) [姜文汉2006 中国自然杂志28 1]
[3]	Zhang L Q, Gu N T, Rao C H 2013 Acta. Phys. Sin. 62 169501 (in Chinese)[张兰强, 顾乃庭, 饶长辉2013 62 169501]
[4]	Ren Z J, Liang X Y, Liu M B, Xia C Q, Lu X M, Li R X, Xu Z Z 2009 Chin. Phys. Lett. 26 124203
[5]	Yu L H, Liang X Y, Ren Z J, Wang L, Xu Y, Lu X M, Yu G T 2012 Chin. Phys. B 21 014201
[6]	Jiang W H, Li H G 1990 Proc. SPIE The Hague, Netherlands, March 01, 1990 p82
[7]	Feng L, Fedrigo E, Bechet C 2012 Applied Optics 51 3564
[8]	Antonin H B 2010 Proc. SPIE San Diego, CA, August 02, 2009 p1
[9]	Luc G, Curtis R, Vogel, Brent L 2002 J. Opt. Soc. Am. A 19 1817
[10]	Eric T, Michel T 2010 J. Opt. Soc. Am. A 27 1046
[11]	Shao L, Xian H 2004 Opto-Electronic Engineering 31 8 (in Chinese) [邵力, 鲜浩2004 光电工程31 8]
[12]	Yang H F, Rao C H, Zhang Y D, Jiang W H 2009 Acta Optica Sinaca 29 587 (in Chinese) [杨华峰, 饶长辉, 张雨东, 姜文汉2009 光学工程29 587]
[13]	Lu F, He Z W 2012 Computer Simulation 29 38 (in Chinese) [卢飞, 何忠武2012 计算机仿真29 38]
[14]	Liu J, Zhao C J 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1029 (in Chinese)[刘娟, 赵楚军2012 强激光与粒子束24 1029]
[15]	Ning Y, Zhou H, Yu H, Rao C H, Jiang W H 2009 Chin. Phys. B 18 1089
[16]	Jiang W H, Rao C H, Zhang Y D, Ling N, Guan C L 2009 Proc. SPIE San Jose, CA, January 24, 2009 p1
[17]	Dong L Z, Yang P, Xu B 2009 Applied Physics B 96 527
[18]	Zhu Y G 2010 Matrix Analysis and Calculation (Beijing: National Defense Industry Press) pp160-183 (in Chinese)[朱元国2010 矩阵分析与计算(北京: 国防工业出版社) 第160–183 页]
[19]	Ning Y, Yu H, Zhou H, Rao C H, Jiang W H 2009 Acta Phys. Sin. 58 4717 (in Chinese)[宁禹, 余浩, 周虹, 饶长辉, 姜文汉2009 58 4717]
[20]	Noll R J 1976 J. Opt. Soc. Am. A 66 207

施引文献

[1]	Jiang W H, Zhang Y D, Rao C H, Ling N, Guan C L, Li M, Yang Z P, Shi G H 2011 Acta Optica Sinaca 31 9 (in Chinese) [姜文汉, 张雨东, 饶长辉, 凌宁, 官春林, 李梅, 杨泽平, 史国华2011 光学学报31 9]
[2]	Jiang W H 2006 Chinese Journal of Nature 28 1 (in Chinese) [姜文汉2006 中国自然杂志28 1]
[3]	Zhang L Q, Gu N T, Rao C H 2013 Acta. Phys. Sin. 62 169501 (in Chinese)[张兰强, 顾乃庭, 饶长辉2013 62 169501]
[4]	Ren Z J, Liang X Y, Liu M B, Xia C Q, Lu X M, Li R X, Xu Z Z 2009 Chin. Phys. Lett. 26 124203
[5]	Yu L H, Liang X Y, Ren Z J, Wang L, Xu Y, Lu X M, Yu G T 2012 Chin. Phys. B 21 014201
[6]	Jiang W H, Li H G 1990 Proc. SPIE The Hague, Netherlands, March 01, 1990 p82
[7]	Feng L, Fedrigo E, Bechet C 2012 Applied Optics 51 3564
[8]	Antonin H B 2010 Proc. SPIE San Diego, CA, August 02, 2009 p1
[9]	Luc G, Curtis R, Vogel, Brent L 2002 J. Opt. Soc. Am. A 19 1817
[10]	Eric T, Michel T 2010 J. Opt. Soc. Am. A 27 1046
[11]	Shao L, Xian H 2004 Opto-Electronic Engineering 31 8 (in Chinese) [邵力, 鲜浩2004 光电工程31 8]
[12]	Yang H F, Rao C H, Zhang Y D, Jiang W H 2009 Acta Optica Sinaca 29 587 (in Chinese) [杨华峰, 饶长辉, 张雨东, 姜文汉2009 光学工程29 587]
[13]	Lu F, He Z W 2012 Computer Simulation 29 38 (in Chinese) [卢飞, 何忠武2012 计算机仿真29 38]
[14]	Liu J, Zhao C J 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1029 (in Chinese)[刘娟, 赵楚军2012 强激光与粒子束24 1029]
[15]	Ning Y, Zhou H, Yu H, Rao C H, Jiang W H 2009 Chin. Phys. B 18 1089
[16]	Jiang W H, Rao C H, Zhang Y D, Ling N, Guan C L 2009 Proc. SPIE San Jose, CA, January 24, 2009 p1
[17]	Dong L Z, Yang P, Xu B 2009 Applied Physics B 96 527
[18]	Zhu Y G 2010 Matrix Analysis and Calculation (Beijing: National Defense Industry Press) pp160-183 (in Chinese)[朱元国2010 矩阵分析与计算(北京: 国防工业出版社) 第160–183 页]
[19]	Ning Y, Yu H, Zhou H, Rao C H, Jiang W H 2009 Acta Phys. Sin. 58 4717 (in Chinese)[宁禹, 余浩, 周虹, 饶长辉, 姜文汉2009 58 4717]
[20]	Noll R J 1976 J. Opt. Soc. Am. A 66 207

[1]	张如轩, 宗肖航, 于婷婷, 葛一璇, 胡适, 梁文杰. 基于纳米传感器矩阵的混合气体组分探测与识别. , 2022, 71(18): 180702. doi: 10.7498/aps.71.20220955
[2]	王芙蓉, 杨帆, 张亚, 李世中, 王鹤峰. 基于奇异值分解的矩阵低秩近似量子算法. , 2021, 70(15): 150201. doi: 10.7498/aps.70.20210411
[3]	陈博, 汪宏年, 杨守文, 殷长春. 海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵的快速算法. , 2021, 70(6): 069101. doi: 10.7498/aps.70.20201282
[4]	王仲根, 沐俊文, 林涵, 聂文艳. 新型缩减矩阵构造加快特征基函数法迭代求解. , 2019, 68(17): 170201. doi: 10.7498/aps.68.20190572
[5]	张熙程, 方龙杰, 庞霖. 强散射过程中基于奇异值分解的光学传输矩阵优化方法. , 2018, 67(10): 104202. doi: 10.7498/aps.67.20172688
[6]	陈典兵, 朱明, 高文, 王慧利, 杨航. 基于残差矩阵估计的稀疏表示目标跟踪算法. , 2016, 65(19): 194201. doi: 10.7498/aps.65.194201
[7]	焦宝宝. 用重正交化Lanczos法求解大型非正交归一基稀疏矩阵的特征值问题. , 2016, 65(19): 192101. doi: 10.7498/aps.65.192101
[8]	郭静波, 汪韧. 交替寻优生成元素幅值结合混沌随机相位构造循环测量矩阵. , 2015, 64(13): 130702. doi: 10.7498/aps.64.130702
[9]	李广明, 吕善翔. 混沌信号的压缩感知去噪. , 2015, 64(16): 160502. doi: 10.7498/aps.64.160502
[10]	程生毅, 陈善球, 董理治, 王帅, 杨平, 敖明武, 许冰. 变形镜高斯函数指数对迭代法自适应光学系统的影响. , 2015, 64(9): 094207. doi: 10.7498/aps.64.094207
[11]	郭友明, 饶长辉, 鲍华, 张昂, 魏凯. 一种自适应光学系统响应矩阵的直接计算方法. , 2014, 63(14): 149501. doi: 10.7498/aps.63.149501
[12]	马原, 吕群波, 刘扬阳, 钱路路, 裴琳琳. 基于主成分变换的图像稀疏度估计方法. , 2013, 62(20): 204202. doi: 10.7498/aps.62.204202
[13]	梁义, 王兴元. 基于低阶矩阵最大特征值的复杂网络牵制混沌同步. , 2012, 61(3): 038901. doi: 10.7498/aps.61.038901
[14]	周漩, 张凤鸣, 李克武, 惠晓滨, 吴虎胜. 利用重要度评价矩阵确定复杂网络关键节点. , 2012, 61(5): 050201. doi: 10.7498/aps.61.050201
[15]	姬伟杰, 童创明. 三维目标与粗糙面复合散射的广义稀疏矩阵平面迭代及规范网格算法. , 2011, 60(1): 010301. doi: 10.7498/aps.60.010301
[16]	王永, 关淼, 张磊. 一种三相四桥臂拓扑结构的新型矩阵变换器. , 2010, 59(2): 867-876. doi: 10.7498/aps.59.867
[17]	王云江, 白宝明, 王新梅. 量子稀疏图码的反馈式迭代译码. , 2010, 59(11): 7591-7595. doi: 10.7498/aps.59.7591
[18]	张小平, 朱建林, 文泽军, 岳舟, 柳莎莎. 一种基于双闭环控制策略的新型矩阵变换器研究. , 2007, 56(5): 2523-2528. doi: 10.7498/aps.56.2523
[19]	沈康民, 丁月明. 列阵的矩阵及其光学性质. , 1993, 42(9): 1522-1528. doi: 10.7498/aps.42.1522
[20]	肖奕. 孤子方程求解的投影矩阵法. , 1989, 38(12): 1911-1918. doi: 10.7498/aps.38.1911

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