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自适应光学系统设计方法实战指南

共计 30 章节
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01
课程导入
自适应光学系统的基本概念 · 发展历程 · 应用领域（天文
课程导入自适应光学系统的…
02
光学基础回顾
几何光学与波动光学核心知识 · 包括波前 · 相位
光学基础回顾几何光学
03
自适应光学系统组成与工作原理
波前传感器 · 波前校正器 · 控制计算机三大核心模块的功能与协同工…
自适应光学系统组…工作原理
04
波前传感技术（一）
Shack-Hartmann波前传感… · 微透镜阵列设计 · 质心算法与波前斜率提取方法
波前传感技术Shack-Hartma…
05
波前传感技术（二）
曲率传感器 · 金字塔传感器等其他波前传感技术的原理 · 优缺点及适用场景对比
波前传感技术曲率传感器
06
波前校正器（一）
变形镜（DM）的类型（压电 · 静电 · 磁致伸缩）
波前校正器DM
07
波前校正器（二）
液晶空间光调制器（LC-SLM）的原… · 相位调制特性 · 偏振依赖
波前校正器LC-SLM
08
波前重构算法
从波前斜率或曲率测量值重构波前相位的… · 包括区域法（Fried · Hudgin模型）与模式法（Zern…
波前重构算法从波前斜率或曲率…
09
控制策略与闭环控制
比例积分（PI）控制 · 前馈控制 · 模型预测控制等
控制策略闭环控制
10
系统建模与仿真
使用MATLAB/Python建立自… · 包括大气湍流相位屏生成 · 波前传感
系统建模仿真
11
大气湍流与光学传播
Kolmogorov湍流理论 · 相位结构函数 · Fried参数r0
大气湍流光学传播
12
系统误差与噪声分析
波前传感器噪声（光子噪声 · 读出噪声） · 校正器拟合误差
系统误差噪声分析
13
自适应光学系统设计流程
从需求分析（目标星等 · 视场 · 校正阶数）到参数选择（子孔径数
自适应光学系统设…从需求分析
14
设计案例（一）
天文望远镜自适应光学系统设计 · 包括系统架构 · 参数计算
设计案例天文望远镜自适应…
15
设计案例（二）
激光通信地面站自适应光学系统设计 · 重点考虑链路预算 · 闪烁抑制与快速倾斜校正
设计案例激光通信地面站自…
16
设计案例（三）
眼底视网膜成像自适应光学系统设计 · 涉及小像差 · 高分辨率
设计案例眼底视网膜成像自…
17
设计案例（四）
激光加工与光束整形中的自适应光学应用 · 包括像差补偿 · 焦点控制与动态整形
设计案例激光加工
18
硬件选型与集成
波前传感器 · 变形镜 · 控制计算机的选型依据
硬件选型集成
19
软件架构与实时处理
实时波前处理与控制软件架构 · 包括多线程 · GPU加速
软件架构实时处理
20
系统标定与校准
波前传感器标定 · 变形镜响应矩阵测量 · 交互矩阵计算与波前校正器线性化校准
系统标定校准
21
性能评估与测试
斯特列尔比 · 波前残差RMS · 闭环带宽
性能评估测试
22
常见问题与故障排除
波前传感器饱和 · 变形镜漂移 · 控制发散
常见问题故障排除
23
进阶技术
无波前传感自适应光学（基于优化算法） · 深度学习波前重构 · 多目标与多共轭自适应光学
进阶技术无波前传感自适应…
24
特殊环境适应性设计
振动 · 温度变化 · 辐射等恶劣环境下的系统加固与可靠性设…
特殊环境适应性设…振动
25
低成本与小型化设计
基于商用组件的低成本自适应光学系统设… · 适用于教学与入门实验
低成本小型化设计
26
综合实战项目（一）
从零设计一套用于模拟大气湍流校正的自… · 包括硬件搭建 · 软件编写与闭环实验
综合实战项目从零设计一套用于…
27
综合实战项目（二）
针对特定应用（如自由空间光通信）完成… · 包括需求分析 · 参数计算
综合实战项目针对特定应用
28
前沿趋势与新技术
光子灯笼 · 自适应次镜 · MEMS变形镜
前沿趋势新技术
29
课程总结与知识体系梳理
回顾核心知识点 · 设计方法论 · 实战技能
课程总结知识体系梳理
30
综合考核与项目答辩
学员展示自己的自适应光学系统设计方案… · 进行答辩与互评 · 巩固所学知识
综合考核项目答辩