CN101211008A - 白光液晶自适应光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于自适应光学领域，是一种能量损失很低的、覆盖白光波段的液晶自适应光学系统。采用开环自适应光路，用PBS分束镜替代普通的偏振片，PBS分束镜将入射物光分成P偏振和S偏振的两束光，P光束完全用于波前探测，S光束完全用于校正成像；S光束在被校正之前，用分色片分为3～4个子波段，然后对应放置3～4个液晶校正器并行进行波前校正；校正后的3～4个子光束再重新合为一束成像。本发明由于使用PBS分束镜替代了普通偏振片使液晶自适应光学系统能量利用效率提高1倍；由于采用多个纯位相液晶波前校正器，使成像光束的光谱可覆盖白光波段，成为高效利用光能的液晶自适应光学系统。

Description

白光液晶自适应光学系统

技术领域

本发明属于自适应光学领域，涉及液晶波前校正器、波前探测器、PBS分束镜和分色片等光学元件的组合，具体地说是一种能量损失很低的、覆盖白光波段的液晶自适应光学系统。

背景技术

地基望远镜对空间飞行目标的观测，必须透过地面以上10～20公里的大气层进行，大气湍流几乎无时不干扰成像光束的传播。光学口径越大，大气湍流中波面的畸变量越大，因此单纯依赖望远镜口径增大来提高分辨率的努力已达到极限，必须结合自适应光学校正系统，这已成为人们的共识。

对于空间目标来说，绝大多数都是靠反射太阳光来展现自己的几何形态，而太阳辐射最强的波段是白光，占辐射总能量的50％，采用白光成像是远目标观测的最佳选择，但对自适应光学系统提出更高要求，主要是白光波长短，系统的相对分辨率要提高。

目前使用的自适应光学系统中的关键器件是可变形反射镜，它利用一系列压电驱动器控制镜面变形来校正波面的畸变。驱动器的驱动电压高达百伏；上百个驱动器的挑选与检验非常费时，使变形镜的研制周期往往需要数年时间，尤其在白光领域，驱动器的数目比相应红外观测要多得多，成本极高。经计算，近地轨道目标进行线分辨率为33cm的白光观察，要克服中等强度湍流、即相干长度r₀≈13cm的干扰，变形镜的驱动器须达到900个；而进行同步轨道相同线分辨率的白光观察，就需要光学接收口径D为72米，在这样大的口径上克服中等强度湍流的干扰，就要使变形镜的驱动器达到306700个。据报道国际上已作出900驱动器的变形镜，但要做出30万个驱动器的变形镜恐怕极其困难。如果在变形镜应用极限以外的领域，将液晶校正器替代变形镜组成新的自适应系统，问题会迎刃而解。液晶器件采用微电子制备技术，高象素密度是其特点。液晶的象素数只要达到变形镜驱动器数目的6.2倍就可获得同样校正精度。那么相对变形镜的30.67万个驱动器，液晶校正器的象素数应接近200万个。200万象素的液晶校正器制备工艺是目前已经成熟的工艺，易于批量生产。因此基于液晶校正器的自适应系统具有更大的应用潜力。

2002年美国应用技术协会与空军实验室采用双频液晶材料做成91象元的液晶自适应系统，工作频率达到40Hz，校正量1.8微米，在700～950nm近红外波段、望远镜1.12米的通光口径上对800公里轨道上的国际空间站进行了自适应观测，获得了国际空间站太阳能帆板图像(Optics Express，Vol.10，No.25，(2002)1508～1519)。这一结果说明液晶在700～950nm近红外波段色散较弱，可以进行宽光谱的波面校正。但在白光450nm-800nm波段，液晶的色散较强，并且表现为波长越短色散越强，所以通常只能在一个较窄的光谱范围内进行中心波长校正，因此至今未发现有白光波段的液晶自适应光学系统的文献报道和公开。

通常自适应系统均为闭环系统，闭环与开环的不同是在光路上光束先通过校正器然后再通过探测器，即先校正波面然后再探测波面，探得的波面残差反馈给校正器，校正器在上一回校正的基础上进行修正，这样当闭环频率大于外界大气湍流干扰频率时，校正器在第二周期所校正的位相量就要比第一周期中校正的位相量小得多，经过一段时间校正器的校正量就会保持在一个较小的平衡量上。开环自适应是先探测波面后校正，因此每一周期都是重新开始，校正器所变动的位相量较大，驱动电压也高，这需要校正器的驱动稳定性要很高才行。因为液晶校正器是利用分子在电场中的旋转运动进行位相补偿，它的驱动稳定性极好，不需要校正后的平衡时间，且位相校正量越大、驱动电压越高、液晶的响应速度越快；而常规变形镜自适应系统依靠反射镜面的曲率变形、一种机械运动进行位相补偿，所以在平衡点会产生机械运动的阻尼振荡，它与液晶正相反，驱动电压越高、平衡点的振荡越强、平衡越慢。所以闭环自适应很适合变形镜这类校正器，校正量逐渐减小会使变形镜校正器很快到达驱动平衡点，而开环系统符合液晶校正器的电场响应特点，可以响应速度快、又不失稳定性。

发明内容

本发明将液晶波前校正器、波前探测器、PBS分束镜和分色片等光学元件进行有机组合，目的是提供一种即无偏振光能量损失的、又可覆盖白光波段的液晶自适应光学系统，其中PBS分束镜是能将自然光中的P偏振分量和S偏振分量分开的分束器。

本发明的设计思想是采用开环自适应光路；用PBS分束镜替代普通的偏振片，PBS分束镜将入射物光分成P偏振和S偏振的两束光，P光束完全用于波前探测，S光束完全用于校正成像；S光束在被校正之前，用分色片分为3～4个子波段，然后对应放置3～4个液晶校正器并行进行波前校正；校正后的3～4个子光束再重新合为一束成像。

本发明由快速振镜1、PBS分束镜2、第一透镜3、第二透镜4、波前探测器5、第三透镜6、第四透镜7、第一分色片8a、第二分色片8b、第三分色片8c、第四分色片8d、第五分色片8e、第一硅基板上的液晶(LCOS)屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c、第四LCOS屏9d、反射镜10、第五透镜11、第六透镜12、CCD相机13和计算机14构成。第一透镜3与第二透镜4安装在PBS分束镜2和波前探测器5之间，第三透镜6与第四透镜7安装在PBS分束镜2和第一分色片8a之间。在第三透镜6和第四透镜7之间、第四透镜7的反射光焦点处放置反射镜10。在反射镜10和CCD相机13之间，依次安装有第五透镜11和第六透镜12。第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c、第四LCOS屏9d，分别对应第二分色片8b、第三分色片8c、第四分色片8d、第五分色片8e。四个LCOS屏的几何尺寸均相等。另外四个LCOS屏、波前探测器5、CCD相机13均与计算机14相连。

本发明的结构如图1所示，光谱范围450～880nm的平行光首先到达快速振镜1上、然后反射到PBS分束镜2时分成P和S两束光，其中透过光为P光，进入第一透镜3、第二透镜4成为口径与波前探测器5匹配的平行光，然后进入波前探测器5中；另一束在PBS上反射的光为S光，具有很好的偏振性，进入第三透镜6与第四透镜7入射到第一分色片8a；通过第二分色片8b、第三分色片8c、第四分色片8d和第五分色片8e，以1～2°入射角分别进入第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c、第四LCOS屏9d；被LCOS屏反射的光合成一束到达第一分色片8a，再通过第四透镜7与入射光束分离聚焦在反射镜10上，再通过透镜11、12到达CCD相机13成像。与快速振镜1、波前探测器5、四个LCOS屏、CCD相机13相连结的计算机14，首先对波前探测器5获得的微透镜光点列阵进行拟合，给出波面函数和数值解，并将波面整体倾斜数据与较高次畸变数据分离，将波面整体倾斜数据反馈给快速振镜1以消除光束的抖动；较高次畸变数据反馈给四个LCOS屏，使畸变波面得到校正。此时CCD相机13所摄的像为校正后的无畸变像，计算机14给出所拍摄像的显示。到此完成一个工作周期，之后周而复始。

为了更清楚理解本发明，下面对各个部件进行详细说明。

所述的快速振镜1为闭环自适应倾斜平面反射镜，用于校正波面的倾斜度，使进入波前探测器5和LCOS屏的光束不抖动。

所述的PBS分束镜2为偏振分光镜，透过光S光的消光比小于1×10^-3。

所述的第一透镜3与第二透镜4配合，将透过光P的光束缩束为与波前探测器5口径相同的平行光。第一透镜3与第二透镜4引入的波前畸变不会进入校正器中，但被波前探测器5探测到，将造成校正器误校，所以限制其畸变的最大峰谷值即畸变的PV值小于25nm。

所述的波前探测器5一般使用Hartmann微透镜阵列探测器，用来探测波前畸变，探测的均方根误差rms值应小于5nm，波面的PV值的探测误差小于25nm，探测频率不低于500Hz。

所述的第三透镜6与第四透镜7配合实现合适的缩束比，使反射光S光束形成直径与四个LCOS屏口径相等的平行光；第四透镜7焦距为20～30mm，保证有足够的空间放置反射镜10，以引入成像光路。

所述的第一分色片8a、第二分色片8b、第三分色片8c、第四分色片8d和第五分色片8e将入射光在450～880nm光谱范围内分成四个子波段。

所述的第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c、第四LCOS屏9d为四个子波段的纯位相液晶波前校正器，中心校正波长分别为470nm、530nm、610nm和720nm，它们的位相调制深度分别是各自校正中心波长的1.20～1.25倍，LCOS屏中液晶对驱动电压的响应时间t_on＜5ms，去除电压时液晶恢复初始态的时间t_off＜20ms，像素数符合应用要求的分辨率。

所述的反射镜10位于第四透镜7的反射光路焦点处，引入成像光路。

所述的第四透镜11和第五透镜12焦距相同，使成像光束到达CCD相机13。

所述的CCD相机13为高灵敏度、低噪声电子倍增型EMCCD相机，给出波面校正后的清晰图像，其信噪比要符合具体应用要求，曝光时间不超过2ms。

所述的计算机14数据处理量很大，需配置DSP集成模块，使数据处理占用的时间不超过2ms。

本发明由于使用PBS分束镜替代了普通偏振片使液晶自适应光学系统能量利用效率提高1倍；由于采用多个纯位相液晶波前校正器，使成像光束的光谱可覆盖白光波段，成为高效利用光能的液晶自适应光学系统。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。图中1为快速振镜，2为PBS分束镜，3第一透镜，4第二透镜，5波前探测器，6第三透镜，7第四透镜，8a第一分色片、8b第二分色片、8c第三分色片、8d第四分色片、8e第五分色片，9a第一LCOS屏、9b第二LCOS屏、9c第三LCOS屏、9d第四LCOS屏，10反射镜，11第五透镜，12第六透镜，13为CCD相机，14计算机。

图2a是本发明中测量拟合波前用的响应矩阵D_a的结构示意图。

图2b是本发明中测量拟合波前用的响应矩阵D_b的结构示意图。

图2c是本发明中测量拟合波前用的响应矩阵D_c的结构示意图。

图3是本发明具体实施方式结构图。

具体实施方式：

1)本实施方式中所用的快速振镜1，是德国普爱纳米位移技术有限公司的产品，为闭环自适应驱动式快速振镜，其中反射镜直径为25mm，反射率大于97％，所用材料为不易膨胀的微晶硅玻璃，表面平整度的PV值小于25nm，最大转动范围2mrad，分辨率0.1μrad，全程重复定位精度是±2μrad，工作频率：2mrad转动范围时为150～200Hz，0.2mrad转动范围时为800Hz。

2)PBS分束镜2的尺寸：长×宽×高为25mm×25mm×25mm，其中S光的消光比小于1×10^-3。

3)第一透镜3、第二透镜4、第三透镜6、第四透镜7、第五透镜11和第六透镜12的口径依次为20mm、10mm、30mm、20mm、20mm和20mm，焦距依次为300mm、60mm、210mm、200mm、200mm和200mm，因为光源为宽光谱白光，故这些透镜均为消色差透镜，且第一透镜3、第二透镜4各自引入的波前畸变PV值小于25nm。

4)委托俄国莫斯科州立大学装配了哈特曼波前探测器5，子孔镜阵列为14×14，探测的均方根误差rms值小于5nm，波面的PV值的探测误差小于25nm，探测频率500Hz，量子效率峰值在500nm到600nm波长处，高达90％。

5)四个分色片将入射光光谱分成500nm～580nm～690nm～880nm三个子波段，其中第一分色片8a对波长大于500nm的光全反射、对波长小于500nm的光全透射；第二分色片8b对波长小于580nm的光全反射、对波长大于580nm的光全透射；第三分色片8c对波长小于690nm的光全反射、对波长大于690nm的光全透射；第四分色片8d对波长小于880nm的光全反射、对波长大于880nm的光全透射。

6)委托美国BNS公司加工了第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c，LCOS屏校正的中心波长分别为532nm、635nm、785nm，相应的波长校正范围分别为500nm～580nm、580nm～690nm、690nm～880nm，在电场中的上升响应时间≤5ms，下降时间≤7ms，光利用率61.5％，像素面积19μm×19μm，象素数512×512，256灰度级，此处灰度级对应驱动电压的分度值，位相调制深度为865nm。

7)反射镜10，表面平整度的PV值小于25nm，反射率大于95％。

8)CCD相机13，为美国ANDOR公司的产品，型号为DV897，像素数512×512，像素面积16μm×16μm，量子效率在500-650nm波段达到峰值，高达90％，读出噪声在读出速率10MHz时为1-62个电子。

9)计算机14的基本配置：CPU1.8G，内存256M，硬盘40G，法国产VP3型DSP板卡，含有8块TMS320C64的DSP芯片。

10)在平行光源和快速振镜1之间、光束之下放置25W烙铁作为热扰源。

11)首先建立拟合波前用的响应矩阵D，因为系统使用了三个液晶校正器即LCOS屏，响应矩阵也需建三个，三个响应矩阵的获得方法相同，故只以其中一个液晶校正器即第一LCOS屏9a为例进行详细说明：按照图2a搭建液晶闭环自适应光学系统。开启计算机14，热扰源处于无驱动状态；根据任意波面Φ(x，y)都可以用Zernike多项式的线性组表示的原理，Φ(x，y)写成为：

$\mathrm{\Φ}(x,y)=\underset{k=1}{\overset{k=M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{z}_k(x,y)$

此处k对应Zernike项数，a_k为每一项前面的系数，通常选M＝36，因为第一项为常数在波面拟合中不起作用，故选择k＝2、3、4、...、36，即采用35项Zernike多项式；令每一项前面的系数为1，以波长为单位，分别解出35项Zernike项的面形位相数值解；利用事先在第一LCOS屏9a上测好的位相-灰度级关系，将35项Z_k(x，y)的面形位相数值转换成第一LCOS屏9a上的灰度级分布值；将35项Zernike项的面形灰度级分布值通过计算机14逐项施加在第一LCOS屏9a上，在哈特曼面阵探测器5上测量出每个子孔径上像点与标定位置的偏移量，由计算机14换算出子孔径光束在x轴和y轴上的斜率；由这一系列波前斜率组成一个2k行m列响应矩阵D_a

此处k对应Zernike项数k＝2、3、4、...、36，m对应哈特曼面阵探测器5上每一行或每一列的子孔径数m＝1、2、...、14。到此得到了响应矩阵D_a，并被自动存入计算机14。

下一步是测量响应矩阵D_b：按照图2b搭建液晶闭环自适应光学系统，以上述相同步骤可以获得响应矩阵D_b。

再下一步是测量响应矩阵D_c：按照图2c搭建液晶闭环自适应光学系统，以上述相同步骤可以获得响应矩阵D_c。

11)后面对于哈特曼探测器探测到的任意波面的2行m列波前斜率矩阵s，都有s＝Da，其中D分别为D_a、D_b、D_c，a是Zernike多项式每一项前面的系数a_k构成的向量，由这个等式计算机14可以分别解出三个a_k，即可得到所探测波面在三个波段上的Zernike方程；Zernike方程中的第一项与第二项分别为整个波面在x轴和y轴上的倾斜量，计算机14将三个Zernike方程中的第一项与第二项分别平均，算出整个波面在x轴和y轴上的倾斜量平均值反馈给快速振镜1，以消除波面的整体倾斜；其余项为波面的较高次畸变也由计算机14算出位相数值解，并根据波面校正器第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c的位相与灰度级的关系分别将三个波面的位相数值解转换为相应灰度级分布反馈给第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c，就可使三个子波段的畸变波面得到校正。

12)按照图3搭建快速向列液晶开环自适应系统，在入射的平行光束之下、快速振镜1之前放置25W烙铁作为热扰源。

13)开启热扰源，使平行光1受到大气湍流干扰，自适应系统开始工作：a)畸变波前首先到达快速振镜1上、然后反射到PBS分束器2时分成P光和S光；b)P光经过第一、第二透镜3、4准直，口径与波前探测器5匹配后进入波前探测器5，波前探测器5给出2行m列波前斜率矩阵s；c)计算机14根据s＝Da，分别解出三个Zernike多项式每一项前面的系数a_k，然后由Zernike方程解出波面数值解，并将其转换为波面校正器第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c上的灰度级分布值；d)驱动第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c以校正三个子波段波面的畸变；e)PBS分束镜2分出的S光经过第三、第四透镜6、7准直和口径匹配后入射到第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c上，且入射S光与每个LCOS屏的基板法线夹1.5°的角度，从第一LCOS屏9a、第二LCOS屏9b、第三LCOS屏9c反射的S光成为没有畸变的平行光，合为一束到达第一分色片8a上；f)从第一分色片8a反射的S光再通过第四透镜7与入射光束分离，聚焦在反射镜10上，然后通过第五透镜11、第六透镜12形成星点像到达CCD相机13；g)计算机14显示出CCD相机13所拍摄的像。到此完成一个工作周期，之后周而复始重复a)到g)步骤。

检验上述自适应系统的校正效果：自适应校正之前计算机14显示出的星点像是亮度较低、形状不规则的大尺寸弱光斑；而自适应校正之后所成的像是尺寸很小的园亮斑，说明校正效果良好。

Claims (9)

1.一种白光液晶自适应光学系统，其特征是由快速振镜(1)、PBS分束镜(2)、第一透镜(3)、第二透镜(4)、波前探测器(5)、第三透镜(6)、第四透镜(7)、分色片、LCOS屏、反射镜(10)、第五透镜(11)、第六透镜(12)、CCD相机(13)和计算机(14)构成；第一透镜(3)与第二透镜(4)安装在PBS分束镜(2)和波前探测器(5)之间，第三透镜(6)与第四透镜(7)安装在PBS分束镜(2)和分色片之间，分色片位于第四透镜(7)和LCOS屏之间，在第三透镜(6)和第四透镜(7)之间、位于第四透镜(7)的反射光焦点处放置反射镜(10)，在反射镜(10)和CCD相机(13)之间，依次安装有第五透镜(11)和第六透镜(12)；快速振镜(1)、波前探测器(5)、LCOS屏、CCD相机(13)均与计算机(14)相连；光谱范围450～880nm的平行光首先到达快速振镜(1)上、然后反射到PBS分束镜(2)时分成P和S两束光，其中透过的P光通过第一透镜(3)、第二透镜(4)后，进入波前探测器(5)中；另一束在PBS上反射的S光，进入第三透镜(6)与第四透镜(7)后通过分色片分为子波段，以1～2°入射角分别进LCOS屏，被LCOS屏反射的光经分色片合成一束光后，通过第四透镜(7)与入射光束分离聚焦在反射镜(10)上，再通过第五透镜(11)、第六透镜(12)到达CCD相机(13)成像。

2.根据权利要求1所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是通过4～5个分色片分为3～4个子波段后，分别进入3～4个LCOS屏。

3.根据权利要求2所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是第一分色片(8a)、第二分色片(8b)、第三分色片(8c)、第四分色片(8d)和第五分色片(8e)将入射光在450～880nm光谱范围内分成四个子波段后，分别进入第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)、第三LCOS屏(9c)、第四LCOS屏(9d)。

4.根据权利要求2所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是第一分色片(8a)、第二分色片(8b)、第三分色片(8c)和第四分色片(8d)将入射光在500～880nm光谱范围内分成三个子波段后，分别进入第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)和第三LCOS屏(9c)。

5.根据权利要求4所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)和第三LCOS屏(9c)的几何尺寸均相等。

6.根据权利要求5所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是：

所述的快速振镜(1)为闭环自适应倾斜平面反射镜；

所述的PBS分束镜(2)为偏振分光镜，透过光S光的消光比小于1×10^-3；

所述的第一透镜(3)与第二透镜4配合，将透过光P的光束缩束为与波前探测器5口径相同的平行光，最大峰谷值即畸变的PV值小于25nm；

所述的波前探测器(5)为Hartmann微透镜阵列探测器，探测的均方根误差rms值应小于5nm，波面的PV值的探测误差小于25nm，探测频率不低于500Hz；

所述的第三透镜(6)与第四透镜(7)配合实现合适的缩束比，使反射光S光束形成直径与四个LCOS屏口径相等的平行光；第四透镜(7)焦距为20～30mm，引入成像光路；

所述的第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)、第三LCOS屏(9c)，为三个子波段的纯位相液晶波前校正器，中心校正波长分别为532nm、635nm和785nm，位相调制深度分别是各自校正中心波长的1.20～1.25倍，LCOS屏中液晶对驱动电压的响应时间t_on＜5ms，去除电压时液晶恢复初始态的时间t_off＜20ms，像素数符合应用要求的分辨率；

所述的反射镜(10)位于第四透镜(7)的反射光路焦点处，引入成像光路；

所述的第四透镜(11)和第五透镜(12)焦距相同，使成像光束到达CCD相机(13)；

所述的CCD相机(13)为高灵敏度、低噪声电子倍增型EMCCD相机，其信噪比要符合具体应用要求，曝光时间不超过2ms；

所述的计算机(14)配置DSP集成模块，使数据处理占用的时间不超过2ms。

7.根据权利要求6所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是：

闭环自适应倾斜平面反射镜的反射率大于97％，所用材料为不易膨胀的微晶硅玻璃，表面平整度的PV值小于25nm，最大转动范围2mrad，分辨率0.1μrad，全程重复定位精度是±2μrad，工作频率：2mrad转动范围时为150～200Hz，0.2mrad转动范围时为800Hz；

偏振分光镜的尺寸：长×宽×高为25mm×25mm×25mm；

第一透镜(3)、第二透镜(4)、第三透镜(6)、第四透镜(7)、第五透镜(11)和第六透镜(12)的口径依次为20mm、10mm、30mm、20mm、20mm和20mm，焦距依次为300mm、60mm、210mm、200mm、200mm和200mm，均为消色差透镜，且第一透镜(3)、第二透镜(4)各自引入的波前畸变PV值小于25nm；

哈特曼波前探测器(5)的量子效率峰值在500nm到600nm波长处，高达90％；

四个分色片将入射光光谱分成500nm～580nm～690nm～880nm三个子波段，其中第一分色片(8a)对波长大于500nm的光全反射、对波长小于500nm的光全透射；第二分色片(8b)对波长小于580nm的光全反射、对波长大于580nm的光全透射；第三分色片(8c)对波长小于690nm的光全反射、对波长大于690nm的光全透射；第四分色片(8d)对波长小于880nm的光全反射、对波长大于880nm的光全透射；

第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)、第三LCOS屏(9c)的波长校正范围分别为500nm～580nm、580nm～690nm、690nm～880nm，在电场中的上升响应时间≤5ms，下降时间≤7ms，位相调制深度为865nm；

反射镜(10)表面平整度的PV值小于25nm，反射率大于95％；

CCD相机(13)的像素数512×512，量子效率在500-650nm波段达到峰值，高达90％，读出噪声在读出速率10MHz时为1-62个电子；

计算机(14)的基本配置：CPU1.8G，内存256M，硬盘40G，法国产VP3型DSP板卡，含有8块TMS320C64的DSP芯片。

8.根据权利要求7所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是在计算机(14)内建立拟合波前用的响应矩阵D；所述的响应矩阵D通过下述方法得到：

根据任意波面Φ(x，y)都可以用Zernike多项式的线性组表示的原理，Φ(x，y)写成为：

$\mathrm{\Φ}(x,y)=\underset{k=1}{\overset{k=M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{z}_k(x,y)$

此处k对应Zernike项数，a_k为每一项前面的系数，通常选M＝36，因为第一项为常数在波面拟合中不起作用，故选择k＝2、3、4、...、36，即采用35项Zernike多项式；令每一项前面的系数为1，以波长为单位，分别解出35项Zernike项的面形位相数值解；利用事先在LCOS屏上测好的位相-灰度级关系，将35项Z_k(x，y)的面形位相数值转换成LCOS屏上的灰度级分布值；将35项Zernike项的面形灰度级分布值通过计算机(14)逐项施加在LCOS屏上，在哈特曼面阵探测器(5)上测量出每个子孔径上像点与标定位置的偏移量，由计算机(14)换算出子孔径光束在x轴和y轴上的斜率；由这一系列波前斜率组成一个2k行m列响应矩阵D

$D=\left(\begin{array}{cccccc}{s}_{x1z1}& s_{x2z1}& \·& \·& \·& s_{\mathrm{xmz}1}\\ s_{y1z1}& s_{y2z1}& \·& \·& \·& s_{\mathrm{ymz}1}\\ \·& \·& \·& & & \·\\ \·& \·& & \·& & \·\\ \·& \·& & & \·& \·\\ s_{x1\mathrm{zk}}& s_{x2\mathrm{zk}}& \·& \·& \·& s_{\mathrm{xmzk}}\\ s_{y1\mathrm{zk}}& s_{y2\mathrm{zk}}& \·& \·& \·& s_{\mathrm{ymzk}}\end{array}\right)$

此处k对应Zernike项数k＝2、3、4、...、36，m对应哈特曼面阵探测器(5)上每一行或每一列的子孔径数m＝1、2、...、14，D＝D_a、D_b、D_c；得到的响应矩阵D_a、D_b、D_c被自动存入计算机(14)。

9.根据权利要求8所述的白光液晶自适应光学系统，其特征是计算机(14)通过下述过程控制快速振镜(1)消除波面的整体倾斜和LCOS屏校正畸变波面：

哈特曼探测器(5)探测到的任意波面的2行m列波前斜率矩阵s，都有s＝Da，其中D分别为D_a、D_b、D_c，a是Zernike多项式每一项前面的系数a_k构成的向量，由这个等式计算机(14)可以分别解出三个a_k，即可得到所探测波面在三个波段上的Zernike方程；Zernike方程中的第一项与第二项分别为整个波面在x轴和y轴上的倾斜量，计算机(14)将三个Zernike方程中的第一项与第二项分别平均，算出整个波面在x轴和y轴上的倾斜量平均值反馈给快速振镜(1)，以消除波面的整体倾斜；其余项为波面的较高次畸变也由计算机(14)算出位相数值解，并根据波面校正器第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)、第三LCOS屏(9c)的位相与灰度级的关系分别将三个波面的位相数值解转换为相应灰度级分布反馈给第一LCOS屏(9a)、第二LCOS屏(9b)、第三LCOS屏(9c)，就可使三个子波段的畸变波面得到校正。

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