自适应光学系统的概念和工作原理

贝耐特光学自适应光学系统通常使用波前矫正器实现高精度光学相位补偿，液晶空间光调制器空间分辨率高、能耗低、体积小、易于控制、价格低廉，成为波前校正器主要发展方向。

自适应光学(Adaptive optics， AO)是补偿由大气湍流或其他因素造成的成像过程中波前畸变的有前景的技术。

中国科学院光电技术研究所饶长辉研究团队成功研制国内首套地表层自适应光学(Ground Layer Adaptive Optics， GLAO)试验系统，与云南天文台1米新真空太阳望远镜对接后，于2016年1月首次获得了太阳黑子和太阳米粒的大视场高分辨力自适应光学校正图像，标志着我国太阳自适应光学技术再次取得重大突破。

自适应光学(英语：Adaptive optics，AO)是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变，从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的概念和原理早在1953年由海尔天文台的胡瑞斯·拜勃库克(Horace Babcock)提出的，但是超越了当时的技术水平所能达到的极限，只有美国军方在星球大战计划中秘密研发这项技术。冷战结束后，1991年5月，美国军方将自适应光学的研究资料解密，计算机和光学技术也足够发达，自适应光学技术才得以广泛应用。配备自适应光学系统的望远镜能够克服大气抖动对成像带来的影响，将空间分辨率显著提高大约一个数量级，达到或接近其理论上的衍射极限。第一台安装自适应光学系统的大型天文望远镜是欧洲南方天文台在智利建造的3。6米口径的新技术望远镜。越来越多的大型地面光学/红外望远镜都安装了这一系统，比如位于夏威夷莫纳克亚山的8米口径双子望远镜、3。6米口径的加拿大-法国-夏威夷望远镜、10米口径的凯克望远镜、8米口径的日本昴星团望远镜等等。自适应光学已经逐步成为各大天文台所广泛使用的技术，并为下一代更大口径的望远镜的建造开辟了道路。

自从天文望远镜诞生400年以来，它从小型手控的光学器材发展到由计算机控制的庞大复杂仪器。其间，有两个参数极其重要：望远镜的口径(聚光能力)和角分辨率(图像的清晰度)。对于一架在太空中使用的性能好的望远镜来说，分辨率直接与口径的倒数成正比。从遥远星球发出的平面波波前将被望远镜转换成更好的球面波波阵面从而成像。像的角分辨率只受到衍射的限制--我们可以称之为衍射极限。

实际上大气的影响和望远镜的质量问题都会扭曲球面波前，造成成像过程中的相位错误。即使是在好的观测地点，地面上可见光波段望远镜的角分辨率都无法超过10到20厘米口径的望远镜，这仅仅是因为大气湍流的缘故。对于一台口径四米的望远镜来说，大气湍流使其空间分辨率降低了一个数量级(与衍射极限相比)，同时星像中心的清晰度降低了100多倍。这源于大气扰动造成的波前在时间和空间的不稳定--也是人类发送哈勃到太空进行观测的的主要原因--避免大气湍流的影响。此外，像质的好坏也受到工业技术问题以及由机械、温度和望远镜光学效应而引起的波前扭曲的影响。
 

审核编辑：汤梓红