自適應光學(xué)作為現代光學(xué)的重要組成部分，以其能夠實(shí)現對動(dòng)態(tài)像差的實(shí)時(shí)補償、使光學(xué)系統穩定工作在近衍射極限狀態(tài)下的優(yōu)良特性而被廣泛應用在光束凈化、激光加工等多個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)自適應光學(xué)應用領(lǐng)域的不斷拓展，待補償像差的幅度不斷增大、空間時(shí)間頻率不斷提高，自適應光學(xué)系統的核心器件波前校正器需要同時(shí)具備響應速度快、行程量大、空間分辨率高等要求特點(diǎn)。但在現有工藝條件下，難以制備出同時(shí)滿(mǎn)足這些特性的單一波前校正器。因此，采用多個(gè)不同類(lèi)型的波前校正器協(xié)同工作，實(shí)現優(yōu)勢互補，是應對這一挑戰的有效途徑，并受到了國內外科研工作者的廣泛關(guān)注。而設計性能優(yōu)良的解耦控制算法，是保證系統中不同波前校正器能夠高效協(xié)同工作的核心，其中，區域解耦算法以其對像差先驗信息要求低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用于國外多套多波前校正器自適應光學(xué)系統。
中科院光電所自適應光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室針對現有區域解耦算法在耦合誤差抑制方面存在的問(wèn)題，提出了一種基于整體控制信號重置的區域解耦算法。利用不同波前校正器影響函數求解出抑制高階變形鏡控制信號產(chǎn)生低階像差分量的重置矩陣，對加載至高階變形鏡的控制信號進(jìn)行整體重置，消除耦合分量，同時(shí)亦可保證系統對像差的校正精度。仿真表明，該方法與現有的區域解耦算法相比，在耦合誤差抑制與像差校正上都能取得更好的效果，同時(shí)，算法的有效性也得到了原理性實(shí)驗系統的驗證。相關(guān)的研究成果為解耦控制算法的進(jìn)一步優(yōu)化提供了重要的思路，并為后續算法的開(kāi)發(fā)及工程應用奠定了良好的基礎。
該工作得到了西部之光青年學(xué)者項目與國家863計劃項目的支持。
圖1 使用本文所用算法、兩步法以及拉格朗日算子最小二乘法進(jìn)行像差校正的（a）校正殘差RMS曲線(xiàn)；（b）耦合誤差曲線(xiàn)
圖2 使用本文所用算法進(jìn)行像差校正（a）初始像差；（b）校正后的殘差
圖3 使用后續解耦控制算法在光束凈化工程應用中得到的校正后遠場(chǎng)光斑圖像