南京天光所在扩展物体波前传感器校正多横模激光像差方面取得重要进展

扩展物体波前传感是限制自适应光学技术发展的主要瓶颈。自适应光学中常用波前传感器都只适用于点光源。但是，绝大多数情况下，待成像观测的物体属于扩展物体，并非点光源。因此，扩展物体波前传感技术严重限制了自适应光学技术的应用和推广。2021年7月，经过多年的研究和积累，中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所张思炯研究员团队，首次提出了一种通用性好、精度高的扩展物体波前传感器（General Extended－Object Wavefront Sensor，GEWFS）（Changwei Li et．al，Optical Engineering，60，073107，2021），在自适应光学扩展物体波前传感领域取得了重大突破。

鉴于张思炯研究团队在扩展物体波前传感领域的该项开创性工作，2021年9月，美国航空航天研究所AIAA Journal杂志主编Tom I－P．Shih教授特邀该团队发表GEWFS应用方面的研究工作。2022年11月该团队应邀在航空航天领域国际著名杂志AIAA Journal上，发表了将GEWFS成功应用于自适应光学系统校正多横模激光像差的研究工作。该工作将自主研制的GEWFS成功应用于多横模激光器的像差校正，将系统的的斯特里而比提高到0．90，使多横模激光系统接近无像差光学系统，大幅度提高了多横模激光的能量集中度和光束质量。相关工作于2022年11月发表于美国航空航天研究所《AIAA Journal》上（Changwei Li et．al，AIAAJ，60，11，pp：6076－6081，2022）。

据论文第一作者李常伟副研究员介绍，多横模激光器属于扩展光源，由于常用的波前传感器都是基于点光源的，对于扩展光源，传统自适应光学系统需要人为构造点光源进行波前校正。但是，GEWFS可以直接应用于针对扩展物体的波前校正，可以极大地简化扩展光源情况下的自适应光学系统，基于GEWFS的多横模激光二极管自适应光学系统结构如图1所示。图2所示为基于GEWFS的自适应光学系统校正前后，多横模激光束的强度分布。图3为基于GEWFS的自适应光学系统校正前后，多横模激光束强度图像的切面分布图。

图1 基于GEWFS的多横模激光二极管自适应光学系统结构示意图

图2 基于GEWFS的多横模激光二极管自适应光学系统校正前后，多横模激光束的二维（a）和三维（b）强度分布图

图3 基于GEWFS的多横模激光二极管自适应光学系统校正前后，多横模激光束强度图像切面分布图

目前该团队正致力于积极推广GEWFS及基于GEWFS的自适应光学系统在各领域的研究和应用，如太阳自适应光学、相位成像、植物根细胞研究等领域。

该研究得到国家自然科学基金面上项目（资助号：11873069）、中科院青促会及中国科学院天文台站设备更新及重大仪器设备运行专项经费的资助。