光学二维负反馈系统中的关键技术研究

全光二维负反馈系统可以利用光的高速并行的特点实现高精度光学图像处理。全光二维光学负反馈系统，在对光学波前相位精确控制的基础上引入负反馈，其主要的光学闭环系统是物理上实现的，对相位探测、校正环节的设计与传统的自适应光学系统不同，不仅仅是逻辑上的闭环，主要考虑的是整个系统物理上全光闭环的实现。在全光二维负反馈系统中，波前处理机对系统中的相位信息进行探测和校正，以达到负反馈系统的要求是关键；适合的放大环节可保证系统高增益、低损耗的要求。论文对实现二维全光负反馈系统中的主要关键技术进行了较为详细的理论分析，主要从光学波前探测、光学放大技术、光学负反馈系统模型建模三个方面进行研究。结合实现二维光学反馈系统的目的，有针对性的对波前传感器的选型、系统模型的模型改进进行了理论分析和软件仿真，得到了一些较有价值的结果。论文的主要工作如下：1)综合阐述了实现二维光学负反馈系统的关键技术，并总结为波前探测技术、光学放大技术和改进非线性闭环共振器模型三个方面。2)对光学负反馈系统中的波前探测环节——波前探测器的选型进行了理论分析，提出了一种采用包含系统误差的4f系统确定夏克哈特曼透镜阵列数的方法，通过模拟系统的误差，利用远场光斑大致确定频谱范围，从而确定透镜阵列数，为系统波前传感器的选型提供了依据。3)对现今主要光学放大技术进行了较为详细的阐述。根据光学负反馈系统对放大环节的要求，对几种相对比较适合的放大方法进行了性能对比分析，初步得出了较适合于光反馈系统的放大方法。4)基于非线性光学谐振器的理论，在原有的非线性共振器的基础上引入了相位探测校正环节，改进了原有的系统模型，得出了输入光学图像强度影响非线性光学材料的光折变系数从而影响系统的输出的结论。