系统介绍智能光学的发展

张晚秋

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720015

摘要：对于智能光学而言，其是光学领域中比较新的概念，主要立足自适应和主动光学发展而来。本文全面阐述了智能光学的提出背景，描述其发展过程，同时，对其进行合理扩展和明确，探讨了其应用状态，展望了其发展前景。

关键词：智能光学；发展；展望

对于光学发展而言，其应用领域更显智能化，在精度以及灵活性方面更加突出。立足本质进行分析，光学突破静态系统的界限，传统光学静态观念很难与现代光学发展实际相契合。在智能光学概念出现滞后，现代光学动态系统引起整个领域的高度关注，强化了对光学技术的系统分析，深化认识。在智能光学发展进程中，与诸多学科知识出现融合的情况，强化传统光学研究领域的延伸。在智能光学范畴，主要包含主动光学与自适应光学系统，同时，又与很多学科出现交叉，不同领域的新技术和新工艺在推动智能光学发展中发挥重大作用。通过对智能光学技术的全面分析和总结，能够对其涵义进行深入掌握，掌握诸多光学系统的特征，明确组件构成，掌握其中关键技术，强化对光学特性的动态调制和动态探测，提升光学系统的性能，强化光学设计的灵活性。

1 详述动态光学调制技术的发展情况

1.1 波前动态调制技术的应用环境

在整个光学组件中，波前调制器之所以能够形成，主要是其体现为波前动态调制的特征。通常，在这种波前相位调制系统应用中，能够承担幅度调制的工具作用，很多情况下，能够满足幅度和相位同时调制的需要。对于波前调制器而言，其应用的主要结构类型为促动器阵列与反射镜相结合的方式。立足整体与拼接镜面的区别依据，对其进行类型划分，即形成连续型和分立型两种。

1.2 相关动态调制技术应用背景

当前，光强动态调制器的应用得到拓展，其主要依赖的是空间光调制器，涉及数字微镜阵列等类型，在光学研究的投影显示领域应用较多。通常，这种调制器存在的结构形式为分立式，但是，立足光强调整方面，也可以通过分立式波前调制器来完成，对于液晶调制器，如果涉及光强调制者，则可以应用反射和透射形式实现，材料类型通常为向列液晶。

2 全面阐述动态光学探测技术发展

2.1 光瞳面波前探测技术特点分析

这种技术展现的是波前信息，位置处于动态探测光学系统的光瞳面。这一技术类型在波前探测器中较为普遍，涉及诸多类型，如全息波前探测器、横向剪切干涉仪等，在激光治疗测量、光学检测等诸多领域发挥作用。

2.2 焦面波前探测技术性能探讨

焦面波前探测技术也是动态探测技术的一种，主要针对的是波前信息在光学系统焦面位置，将相位的不同以及提取囊括其中。相位差异和相位提取都是立足光学系统的焦面图像，其表现形式主要体现为模式和区域，同时，借助非线性优化来实现波前重构目的，即便面对图像恢复要求，重构的波前信息业可以发挥作用。区别之处是，相位提取针对的是波前点化目标的探测，而相位差异能够满足波前目标拓展的需要。

3 智能光学系统发展概况分析

对于智能光学系统而在言，其特征是具有动态光学调制或者探测光学组件，同时，实现对光学性质的动态控制的光学系统。智能光学系统的动态控制主要通过闭环和开环实现。在闭环控制中，主要的构成为调制、探测和控制器，而在开环中，主要包含的是控制器。对于主动光学系统而言，其对控制速度要求不高，在开环控制模式的应用下，实现对自身的闭环控制。而自适应光学系统強化控制的动态性与实时性，为了降低误差，闭环方式应用较多。

3.1 对主动光学系统应用细节的分析

对于主动光学系统而言，其应用的领域主要望远镜，同时，望远镜类型为大口径和反射式，作用是有效弥补望远镜存在的波前畸变现象，因此，主动光学系统在进行设计阶段，在特征上需要与望远镜的规格、形状以及材料进行结合，综合进行考虑。结合望远镜的结构模式，主动光学系统可以被划分为拼接和整体两种形式。在不同的形式内，主动光学系统中的控制器、探测器类型也彰显差异性。在当前的大口径望远镜设计中，主动光学技术成为必备技术类型，其主镜面形、外部因素等都需要借助主动光学加以应对。随着望远镜口径的不断扩大，主动光学技术应用范围不断扩大，尤其是一些空间望远镜中，较为复杂的主动光学系统拼接镜面应用其中。

3.2 对自适应光学系统的介绍

对于自适应光学系统而言，其主要目的是控制波前信息中能够借助校正器探测的探测者。但是，在具体应用实践中，如显微镜，很难对波前信息进行有效探测。针对能力变化信息以及图像度量信息而言，鉴于其缺乏相对应的波前情况，因此，需要依赖非线性优化技术进行波前重构。自适应光学系统最早应用的领域为大气湍流补偿地基望远镜成像领域，强化对波前畸形校正的实时性。当前，自适应光学技术在大气湍流波前检测中应用较多，成为标准的补偿技术，同时，逐渐由地基望远镜领域拓展到更多的行业，潜力巨大。针对高功率激光系统，自适应光学能够针对激光器波前畸变进行补偿，依赖输出光束整形的作用，同时，完成对不同形式大气湍流诱发因素进行预补偿，有效降低光束能量误码率。

4 结语

综上，对于智能光学而言，对其认识尚未形成定论，缺乏对其明确的认识和理解，尤其是动态探测技术和智能光学始终处于不断发展之中，同时，强化与相关领域的技术结合。智能光学的发展更加具有深度，应用形式不断丰富。在这种发展环境的影响下，可以发现，智能光学在未来将更具发展潜力，在越来越多的领域中发挥作用。

参考文献：

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