CN101571627A - 自适应光学环路校准波前的方法 - Google Patents

Abstract

一种自适应光学环路校准波前的方法，该方法是在光路某一位置所测的垂直光轴平面上的波前相位和振幅分布，利用菲涅尔衍射理论，通过计算机编程处理得到变形镜共轭面的相位和振幅分布，以该计算值为依据改变变形镜的面形，达到波前补偿的目的。本发明大大增加了变形镜在光路中放置位置的灵活性，因而可有效减小光路的复杂程度，为波前校正，包括波前预校正提供了方便，因此具有重要的实用价值。

Description

自适应光学环路校准波前的方法

技术领域

本发明涉及自适应光学，特别是一种自适应光学环路校准波前的方法。是在测量的基础上，通过计算机编程处理可以方便得到近场任意位置，任意大小光波波前信息的一种方法，由此可更为方便的为变形镜环路校正波前提供待校正的波前信息，特别是相位信息。

背景技术

超短超强激光科学以超短超强激光技术的发展、超短超强激光与物质的相互作用以及在交叉学科和相关高技术领域中的前沿基础研究为研究对象，是重要的科学前沿领域，是实现极端物理条件，进而揭示物质本质的基础。

超短超强激光以超高功率密度而著称，可聚焦的功率密度是超短超强激光系统中人们最主要的关注指标。为提升聚焦功率密度，在系统确定峰值功率的情况下，通过提高光束波前质量以达到减小焦斑尺度，从而提高聚焦功率密度，是一种有效而经济的手段。但在实际的高功率激光系统中，由于放大过程中放大介质所存在的温度梯度效应、非线性效应及众多光学元件的像差、像散、球差等因素，导致动态和静态畸变，使得放大后的激光光束通常不再是理想的衍射极限光束。在聚焦时，焦斑尺度大、斯特利尔比值(Strehlratio)低，从而导致激光能量不能有效地聚焦，特别是随着激光能量的不断增大、放大级次的不断增多，装置规模的不断升级，这些效应导致的畸变会越来越严重，最终使激光的高能量不能在实验研究中得到有效应用。由此，无论从那方面考虑，改善超短超强激光系统的输出波前质量都显得尤为重要。利用自适应光学原理改善波前质量是当前这一领域的最主要手段。

自适应光学改善波前的主要原理可概述如下：利用波前测量装置，如波前剪切干涉仪或S-H波前测量仪，探测激光系统的输出波前，所得波前与理想波前做比较，二者差值就是畸变量。控制系统根据畸变量的大小，将所需的电压加到变形镜压电陶瓷的电极上，通过不同电极电压的正负和大小以改变变形镜的面形，从而使得变形镜反射的激光波前发生相应的变化，变化后的波前再一次被探测，作为下一次控制变形镜的依据。这样，以理想波前为目标实现对输出实际波前的逐步改善，以此循环逼近，最终实现波前校正。必须强调的是，为实现变形镜良好的波前补偿目的，在这一反馈校正环路中，变形镜变形的依据一定是其表面波前的准确测量，因此，在现有的校正技术中必然要求变形镜和波前测量仪满足物像共轭关系。其典型光路布置如图1所示，图1涵盖了过去最常用的两种环路校正方式。

先对图1所示的传统校正方法略做说明。图1校正系统包括激光源1、变形镜2、两块反射镜3、缩束透镜组4和5、波前测量仪6、离轴抛物镜9，还包括波前测量仪6的探测口径7、探测器平面(CCD阵列)8(注：该平面在波前测量仪外壳有白线标记)，离轴抛物镜9的焦点10，即激光系统的靶点。

图1中给出的校正方法之一：

将波前测量仪6置于反射镜3后的缩束透镜组4和5后的恰当位置。为校正有畸变的波前1，先对反射镜3后的漏光经缩束透镜组4和5缩束到适合波前测量仪6探测口径7大小的光斑，该波前测量仪6置于缩束透镜组4和5的恰当位置，以保证波前测量仪6的探测器平面(CCD阵列)8和变形镜2的共轭成像平面位置重合，则图像探测器就能接收到变形镜2的一个清晰聚焦像，此时所测像波前即等价于变形镜2表面的光波波前。此波前和理想参考波前(一般为平面波前)的差值作为控制变形镜的依据，通过不同电极上相应电压的作用改变变形镜2的面形，使得变形镜2表面的出射波前逐渐逼近理想的参考波前，从而使焦点10处的焦斑尽可能小。这一校正方法的缺陷是由于波前探测仪的探测口径7一般很小，因而使得波前探测时需要借助于透镜组4和5。由于透镜组4和5不可能做到理想，必然会引入一定的相位畸变，使得波前探测仪6所测量的波前并非变形镜2表面的波前，因此必然会错误控制变形镜2的面形，使得出射光斑不能接近理想参考波前。

图1中给出的校正方法之二：

将波前测量仪6置于离轴抛物镜9焦点10后适当的位置探测波前。考虑到此时的波前为发散的锥形球面光波，因此通过波前测量仪6中的控制程序，减去离焦量后所得波前即等价于变形镜2表面波前。与方法一相同，此波前和理想的参考波前差值作为控制变形镜的依据，使得变形镜2表面的出射波前逐渐逼近理想参考波前，从而使焦点10处的焦斑尽可能小。这一校正方法的缺陷是由于焦点10后的光斑为锥形球面发散光波，为使光波半径不至于扩散到超出波前测量仪6探测口径7的极限，因此必须将波前测量仪6置于非常接近焦点的位置。此时，为保证变形镜2的共轭成像平面和探测器平面(CCD阵列)8重合，根据牛顿物像公式 $\frac{1}{U}+\frac{1}{V}=\frac{1}{f},$ 由于像距V非常接近于抛物镜焦距f，因而物距U必须很大，这要求把变形镜2置于一个远离离轴抛物镜9的位置以加长物距U。但由于大功率激光系统自身空间的限制，以及变形镜2有效口径必须与光斑尺寸一致等要求，通常变形镜2可以放置的位置不可能正好满足上述物像关系。此时，就需要额外拉长变形镜2到离轴抛物镜9的光路距离以满足物像关系，但这也并非易事。而且，拉长物距时必然要加入一些全反镜，由于全反镜表面光洁度无法做到理想，因此，这种做法不仅同样引入一定的相位畸变，同时，增多的光学元件也会进一步增加整个系统的复杂性和不稳定度，这些都给实施稳定、有效的波前环路校正带来困难。传统的自适应光学环路系统为改善光束波前质量作出了很大贡献，但由于现有技术在波前检测方面不可逾越的缺陷，不仅增加了波前校正的难度，而且一些难以克服的波前测量误差最终还影响了波前校正效果。

这些缺陷可概括为：

(1)受波前测量仪测量口径所限，因此只能测量小光斑的波前分布。当需要测量较大面积光斑的波前分布时，必须引入缩束系统，这容易引入额外的波前畸变，影响到对实际波前的准确测量。而对于超强超快脉冲激光系统，为减小光路中光功率密度以保护光学元器件的安全，光斑直径一般都远大于波前测量仪的测量口径，在这样的大光斑激光系统中，波前测量仪测量口径太小这一缺陷尤显突出。

(2)为形成变形镜工作的反馈回路，必须通过像传递的方式，把变形镜表面波前精确共轭成像于波前测量仪的探测器平面。由于严格的共轭成像条件以及波前检测系统小检测口径的缺陷，极大地限制了变形镜在光路中的灵活安装，大大增加了校正难度。具体的分析，为避免缩束系统引入的额外误差，在不引入缩束系统的情况下，需要测量焦点后光斑直径小于测量仪测量口径处的光斑波前以和变形镜形成自适应光学环路，这样的像距要求变形镜置于离轴抛物镜前相当远的位置，由于系统前端空间所限，为把变形镜安装在合适位置以形成共轭像传递，必须额外拉长安置变形镜的光路，这就人为增加了光路的复杂度，同时也增加了校正系统的不稳定度。

(3)在物理实验中，常需要根据研究内容的不同使用不同焦距的离轴抛物镜，这意味着要使变形镜和波前测量仪探测平面始终保持物象共轭，就需要改变变形镜位置或在测量光路中增加成像透镜。这不仅给实验带来较大工作量，也会引入额外误差，同时，在使用不同焦距的离轴抛物面镜的情况下，系统前端是否总有合适的位置安置变形镜，也是个不能回避的大问题。

总之，波前测量工具的口径限制和激光系统的复杂性极大制约了物像共轭关系方便的形成。同时，不同变形镜下物像位置的不同，都给实验带来麻烦并最终影响校正效果。而且，不同的待校正激光系统各自不同的光路布局，也都使现有问题进一步复杂化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有波前校正技术的不足，提供一种自适应光学环路校准波前的方法，以克服上述提到的波前测量仪的测量局限，以进一步简化和优化整个波前校正系统。

本发明的技术解决方案如下：

一种自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于该方法是在光路某一位置所测的垂直光轴平面上的波前相位和振幅分布，利用菲涅尔衍射理论，通过计算机编程处理得到变形镜共轭面的相位和振幅分布，以该计算值为依据改变变形镜的面形，达到波前补偿的目的。

上述自适应光学环路校准波前的方法，包括如下具体步骤：

(1)在离轴抛物镜的焦点后，在光斑大小不超过波前测量仪的探测口径的光路的任意位置安装该波前测量仪；

(2)将所述的变形镜安装在待校正光学系统的光路中便于安装的位置；

(3)由牛顿物像公式，计算所述的变形镜经离轴抛物镜准确像传递后的共轭像位置，测量所述的波前测量仪的探测器平面和共轭像位置之间的距离d；

(4)用所述的波前测量仪记录探测器平面的光波波前振幅分布A0和相位分布Φ0，由该振幅分布和相位分布再根据公式U0＝A0×exp(i×Φ0)合成探测器平面的波函数U0；

(5)由所述的波函数U0计算变形镜共轭像位置处的波函数U；

(6)由波函数U的复振幅分布计算强度分布和相位分布，进行相位展开，以得到波函数U的实际相位分布Φ；

(7)所得相位分布Φ即为变形镜表面波前的共轭像波前的相位分布，Φ与标准参考平面波前，Φ平面≡0做比较，所得差值即是波前相位畸变ΔΦ；

(8)由波前相位畸变ΔΦ推得变形镜面形拟改变的情况，再由变形镜变形量对各电极电压的响应函数关系，计算变形镜各电极需要施加的控制电压值；

(9)手动或由计算机控制给变形镜各电极加载相应电压值，完成第一次校正；

(10)重复上述步骤(4)至步骤(9)，循环逼近，直到波前的相位畸变ΔΦ小到事先设定的阈值范围，校正结束。

所述的第(1)步，所述的波前测量仪的安装位置的最好在光斑大小接近该波前测量仪的探测口径的大小。

所述的第(5)步由所述的波函数U0计算变形镜共轭像位置处的波函数U的方法：当传输距离d满足菲涅尔衍射条件时，利用下列菲涅尔衍射理论的计算公式进行计算：

$U(x,y)=\frac{\exp \left(\mathrm{jkd}\right)}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\frac{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}{2d}\right]d{x}_{0}d{y}_0$

所述的第(5)步由所述的波函数U0计算变形镜共轭像位置处的波函数U的方法：当传输距离d不一定满足菲涅尔衍射条件时，则利用下列更为普遍的瑞利-索末菲衍射积分公式来计算波函数U：

$U(x,y)=\frac{1}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\sqrt{d^2+{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}\right]{\mathrm{dx}}_0{\mathrm{dy}}_0$

所述的第(5)步由所述的波函数U0计算变形镜共轭像位置处的波函数U的方法通过计算机编程数值计算得到波函数U，只要通过人机对话窗口，输入传输距离d，程序将自动运行，完成由测器平面的波函数U0到共轭像位置处波函数U的转化。

所述的第(6)步的相位展开方法是在离散余弦变换的基础上，运用加权迭代方法对相位去包裹，得到共轭像位置处的波函数U的真实相位Φ。

本发明的技术效果：

本发明是基于菲涅尔衍射理论，适当的图像处理及去包裹相位提取算法，由某一位置所测的波前信息，推导和数值计算得到变形镜共轭像位置处的波前信息，根本克服了过去测量波前时，受波前测量仪口径大小制约的缺陷，从而为变形镜的灵活安装提供了方便。

本发明的最大好处，就是在光路中安装变形镜和波前测量仪时，二者不需严格的满足物像共轭关系。即，可将波前测量仪置于焦点后的光束的直径不超出波前测量仪的口径的任意便于测量的位置，同时将变形镜置于光路中一个任意的方便安装的位置，此时二者在位置上并不能共轭成像，因而不能直接形成环路实现波前校正。但通过在波前测量仪安装位置处测得的波前信息，基于菲涅尔衍射理论，可以数值计算出变形镜共轭像位置处的波前信息，以计算所得波前信息为基础，来实现自适应光学环路波前校正。

目前，这一校正方法可通过手动校正变形镜来实现，由计算所得的变形镜共轭像位置处的波前信息就是手动校正变形镜的依据。将来，也为波前测量仪进一步的升级提供思路，最终实现由菲涅尔衍射理论计算所得共轭像传递基础上的自动闭环校正，而非目前的只能基于变形镜共轭成像基础上的自动闭环校正，这就极大增大了自适应光学闭环校正系统测量和校正的灵活性。

附图说明

图1为传统自适应光学环路波前校正超短超强激光系统的结构示意图。

图2为本发明自适应光学环路校正波前方法的光路示意图。

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图2，图2为本发明自适应光学环路校正波前方法的光路示意图。

图中包括激光源1、变形镜2、全反镜3、波前测量仪6、离轴抛物镜9，还表示出波前测量仪6的探测口径7、探测器平面8(注：该平面在波前测量仪外壳有白线标记)，离轴抛物镜9的焦点10，即激光系统的靶点。

图2与图1相比，本发明与第二种传统的校正方法的光路基本类似，本发明方法的特点是由于菲涅尔衍射理论的引入，使得过去校正方法中的诸多局限和困难得以克服。

图3为本发明方法的流程图。本发明方法的工作过程如下：

(1)在离轴抛物镜9的焦点10后光路中，在光斑大小不超过波前测量仪6的探测口径7的光路的任意位置安装该波前测量仪6。一般为使探测器平面8中尽可能多的像素感光以增加测量精读，最好在光斑大小尽可能接近探测口径7大小的位置安装波前测量仪6；

(2)将变形镜2按照安装指南安装在待校正光学系统的光路中便于安装的位置；

(3)由牛顿物像公式，计算变形镜2经离轴抛物镜9准确像传递后的共轭像位置11，再由波前测量仪6的探测器平面8的位置，确定探测器平面8和共轭像位置11之间的距离d；

(4)用波前测量仪6测量探测器平面8位置处光波波前振幅分布A₀和相位分布Φ₀，根据公式U₀＝A₀×exp(i×Φ₀)，由振幅和相位分布合成探测器平面8的波函数U₀；

(5)由波函数U₀计算变形镜2共轭像位置处11的波函数U，设传输距离为d，考虑到光学系统的实际情况，传输距离d一般满足菲涅尔衍射条件。因此，利用菲涅尔衍射理论的计算公式：

$U(x,y)=\frac{\exp \left(\mathrm{jkd}\right)}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\frac{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}{2d}\right]d{x}_{0}d{y}_0$

通过编程数值计算而非直接测量的办法得到波函数U。更普遍的，如果传输距离d不一定满足菲涅尔衍射条件时，也可用更为普遍的瑞利-索末菲衍射积分公式来计算波函数U：

$U(x,y)=\frac{1}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\sqrt{d^2+{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}\right]{\mathrm{dx}}_0{\mathrm{dy}}_0$

相对于菲涅尔理论，利用瑞利-索末菲衍射积分公式计算波函数较为复杂，但所幸，绝大部分时候，传输距离d很好的满足菲涅尔衍射条件。

当然，也可把菲涅尔衍射过程的相关程序打包到原控制程序中。对于原有校正系统，所要做的改进主要是：由波前测量仪6的探测器平面(CCD阵列)8的波函数U₀，计算变形镜2共轭像位置处11的波函数U。因此，在新系统的用户界面中，需要设置一个人机对话窗口，用以输入衍射距离d。只要d值确定，程序将自动运行，完成由位置8的测量波前分布U₀到共轭像位置11处波前分布U的转化；

(6)由波函数U的复振幅分布计算强度和相位分布，但直接计算得到的是处于(-π，π]之间的包裹相位。为了得到U的实际相位分布Φ，需要进行相位展开。考虑到所测光斑一般为圆形，因此针对圆形域图形的特点，本发明是在离散余旋变换的基础上，运用加权迭代方法对相位去包裹，得到了11处连续的真实相位Φ。

(7)所得相位分布Φ即为变形镜2表面波前的共轭像波前的相位分布，Φ与标准参考波前(对于理想平面波前，Φ_平面≡0)做比较，所得差值即是波前相位畸变ΔΦ，这是自适应反馈控制装置能正常工作所必须要求的物理参量；

(8)波前相位畸变ΔΦ需要通过改变变形镜的面形来抵消，以达到校正的目的。根据ΔΦ，易推得变形镜面形拟改变的情况，再由变形镜变形量对各电极电压的响应函数关系，可计算变形镜2各电极需要施加的控制电压值，这是改变变形镜面形的依据；

(9)根据各电极电压计算结果，手动或由计算机控制给变形镜各电极加载相应电压值，完成第一次校正；

(10)重复上述(4)-(9)步骤，循环逼近，直到波前的相位畸变ΔΦ小到事先设定的可容忍阈值范围，校正结束。

具体实施方式

考虑到本发明的校正方法是对传统校正方法的扬弃，因此，为对照本发明——基于菲涅尔衍射理论的自适应光学环路校准波前方法——的校正思想，

本发明基于菲涅尔衍射理论的自适应光学环路校准波前方法的结构示意图如图2所示，与图1相比，虽然校正光路基本类似，但由于菲涅尔衍射理论的引入，使得过去校正方法中的诸多局限和困难得以克服。

本发明自适应光学环路校准波前方法如图3所示，包括如下步骤：

(1)在待测光束光斑大小不超过波前测量仪6的探测口径7的任意光束位置安装波前测量仪6，一般为使探测器平面8的CCD阵列中尽可能多的像素感光以增加测量精读，最好在光斑大小尽可能接近探测口径7大小的光束位置安装波前测量仪6；

(2)将变形镜2安装在待校正光束的光学系统中便于安装的位置；

(3)由牛顿物像公式，计算变形镜2经离轴抛物镜9准确像传递后的共轭像的位置11，再由波前测量仪6的探测器平面8的位置，确定或测量探测器平面8和共轭像位置11的距离d；

(4)波前测量：由所述的波前测量仪6探测器平面8获得光波波前的振幅分布A0和相位分布Φ0，由该振幅分布A0和相位分布Φ0合成该位置处的波函数U0；

(5)利用菲涅尔衍射理论，通过编程数值计算变形镜共轭面波前相位分布Φ：得到波函数U。由波函数U0计算变形镜2共轭像位置处11的波函数U，由传输距离为d，考虑到光学系统的实际情况，利用菲涅尔衍射理论，通过编程数值计算得到波函数U。更普遍的，如果传输距离d不一定满足菲涅尔衍射条件时，也可用瑞利-索末菲衍射积分公式来计算波函数U。相对于菲涅尔理论，利用瑞利-索末菲衍射积分公式计算波函数更为复杂，但所幸，绝大部分时候，传输距离d很好的满足菲涅尔衍射条件。

当然，也可把菲涅尔衍射过程的相关程序打包到原控制程序中。对于原有校正系统，所要做的改进主要是：由波前测量仪6的探测器平面(CCD阵列)8的波函数U0，计算变形镜2共轭像位置处11的波函数U。因此，在新的系统中，需要设置一个人机对话窗口，用以输入衍射距离d。只要d值确定，程序将自动运行，完成由探测器平面8的测量波前分布U0到共轭像位置11处波前分布U的转化。

由波函数U的复振幅分布计算强度和相位分布，但直接计算得到的是处于(-π，π]之间的包裹相位，为了得到U的实际相位分布Φ，需要进行相位展开；

(6)将变形镜2表面波前的共轭像波前的相位分布Φ与标准平面波前，进行比较，所得差值即是波前相位畸变ΔΦ，这是自适应反馈控制装置能正常工作所必须的物理参量；

(8)根据所述的波前相位畸变ΔΦ确定所述的变形镜2的面形需要改变的变形量，再由变形镜的变形量对各电极电压的响应函数关系，计算变形镜2各电极需要施加的电压值；

(9)根据变形镜2各电极的电压值，手动或由计算机给变形镜各电极施加相应的电压值，完成第一次校正；

(10)重复上述(4)至(9)步骤，循环逼近，直到波前的相位畸变ΔΦ小到某一阈值，校正结束。

Claims (7)

1、一种自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于该方法是在光路某一位置所测的垂直光轴平面上的波前相位和振幅分布，利用菲涅尔衍射理论，通过计算机编程处理得到变形镜共轭面的相位和振幅分布，以该计算值为依据改变变形镜的面形，达到波前补偿的目的。

2、根据权利要求1所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

(1)在离轴抛物镜(9)的焦点(10)后，在光斑大小不超过波前测量仪(6)的探测口径(7)的光路的任意位置安装该波前测量仪(6)；

(2)将所述的变形镜(2)安装在待校正光学系统的光路中便于安装的位置；

(3)由牛顿物像公式，计算所述的变形镜(2)经离轴抛物镜(9)准确像传递后的共轭像位置(11)，测量所述的波前测量仪(6)的探测器平面(8)和共轭像位置(11)之间的距离d；

(4)用所述的波前测量仪(6)记录探测器平面(8)的光波波前振幅分布A₀和相位分布Φ₀，由该振幅分布和相位分布再根据公式U₀＝A₀×exp(i×Φ₀)合成探测器平面(8)的波函数U₀；

(5)由所述的波函数U₀计算变形镜(2)共轭像位置处(11)的波函数U；

(6)由波函数U的复振幅分布计算强度分布和相位分布，进行相位展开，以得到波函数U的实际相位分布Φ；

(7)所得相位分布Φ即为变形镜(2)表面波前的共轭像波前的相位分布，Φ与标准参考平面波前，Φ_平面≡0做比较，所得差值即是波前相位畸变ΔΦ；

(8)由波前相位畸变ΔΦ推得变形镜(2)面形拟改变的情况，再由变形镜(2)变形量对各电极电压的响应函数关系，计算变形镜(2)各电极需要施加的控制电压值；

(9)手动或由计算机控制给变形镜(2)各电极加载相应电压值，完成第一次校正；

(10)重复上述步骤(4)至步骤(9)，循环逼近，直到波前的相位畸变ΔΦ小到事先设定的阈值范围，校正结束。

3、根据权利要求2所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于所述的第(1)步，所述的波前测量仪(6)的安装位置的最好在光斑大小接近该波前测量仪(6)的探测口径(7)的大小。

4、根据权利要求2所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于所述的第(5)步由所述的波函数U₀计算变形镜(2)共轭像位置处(11)的波函数U的方法：当传输距离d满足菲涅尔衍射条件时，利用下列菲涅尔衍射理论的计算公式进行计算：

$U(x,y)=\frac{\exp \left(\mathrm{jkd}\right)}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\frac{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}{2d}\right]d{x}_{0}d{y}_0$

5、根据权利要求2所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于所述的第(5)步由所述的波函数U₀计算变形镜(2)共轭像位置处(11)的波函数U的方法：当传输距离d不一定满足菲涅尔衍射条件时，则利用下列更为普遍的瑞利-索末菲衍射积分公式来计算波函数U：

$U(x,y)=\frac{1}{\mathrm{j\λd}}\∫\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{U}_0(x_0,y_0)\exp \left[\mathrm{jk}\sqrt{d^2+{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}\right]{\mathrm{dx}}_0{\mathrm{dy}}_0$

6、根据权利要求2所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于所述的第(5)步由所述的波函数U₀计算变形镜(2)共轭像位置处(11)的波函数U的方法通过计算机编程数值计算得到波函数U，只要通过人机对话窗口，输入传输距离d，程序将自动运行，完成由测器平面(8)的波函数U₀到共轭像位置(11)处波函数U的转化。

7、根据权利要求2所述的自适应光学环路校准波前的方法，其特征在于所述的第(6)步的相位展开方法是：在离散余弦变换的基础上，运用加权迭代方法对相位去包裹，得到共轭像位置处(11)的波函数U的真实相位Φ。

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