【摘 要】
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自适应光学系统是一个涉及光、机、电、算的复杂系统。无论在设计前期还是在使用中都会遇到大量棘手问题。具体而言,在设计前期,会有光学系统器件参数选取的问题,电控系统电
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自适应光学系统是一个涉及光、机、电、算的复杂系统。无论在设计前期还是在使用中都会遇到大量棘手问题。具体而言,在设计前期,会有光学系统器件参数选取的问题,电控系统电路参数设计的问题;在使用过程中,会有系统软硬件或算法更新后,系统性能验证的问题。蒙特卡洛仿真提供了高效和可靠的解决上述问题的办法,并为新系统的设计提供依据。本文将立足于蒙特卡洛仿真的数据源生成过程与仿真平台设计,阐述系统关键仪器哈特曼波前传感器的建模方法并分析数值模拟精度的同时,在前辈工作的基础上提出了相关的优化方法。主要包括:在研究哈特曼传感器数理模型的基础上,根据CMOS图像传感器的特点,对哈特曼传感器子光斑图像生成过程进行更精确的优化仿真建模,详细分析了在考虑填充系数(或占空比)时,利用区域均值的方法计算像素值以逼近实际。针对波前相位起伏,按Kolmogonov功率谱模型对波前相位起伏做出模拟。针对波前传感器成像光斑闪烁现象,按Rytov方差对波前光强起伏做出模拟。以上述模型为依据,获得了较为逼真的系统仿真数据源。仿真平台方面,探索了平台搭建与软硬件设计的基本方法,为将来实时仿真系统的搭建与设计提供依据。目前本文主要完成了对哈特曼传感器的建模优化;以及基于DDR3存储器与光模块为基础的仿真平台硬件设计;初步完成了基于FPGA的主控模块图像存储与流控设计;完成了基于Qt的上位机仿真演示与通信软件编写。
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