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A genetic algorithm used in a 61-element adaptive optical system

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Frontiers of Optoelectronics 2008年第Z2期1卷 263-267页

作者： Ping YANG Bing XU Wenhan JIANG shanqiu chen Institute of Optics and Electronics Chinese Academy of Sciences Graduate School of Chinese Academy of Sciences

To correct the phase aberrations in a wavefront, a wavefront sensorless adaptive optical(AO) system is set up. A real-number encoding Gaussian mutation genetic algorithm(GA) that is adopted to control a 61-element deformable mirror(DM) is presented. This GA uses the light intensity behind a pinhole on the focal plane as the objective function to optimize, and therefore to omit the procedure of measuring the phase aberrations in the laser wavefront by a wavefront sensor. Phase aberrations generated by the DM are brought to an ideal incident wavefront. Several correction simulations have been accomplished. The simulation results show that the genetic algorithm is capable of finding the optimum DM shape to correct the phase aberrations. After the phase aberrations of the wavefront have been corrected by GA, the peak light intensity on the focal plane can be improved at most by a factor of 30, and the encircled energy Strehl ratio can be increased ultimately to 0.96from 0.032. It is also found that the convergence and stability of the 61 voltages on the DM is quite well. The simulation results prove that the genetic algorithm can be used in AO systems effectively.

关键词： adaptive optics peak intensity genetic algorithm deformable mirror Zernike polynomial

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通用自适应光学波前实时处理机的设计

中国激光 2015年第12期42卷 262-269页

作者：陈善球刘超许冰叶玉堂中国科学院光电技术研究所四川成都610209 电子科技大学光电信息学院四川成都611731 中国科学院大学北京100049

为满足天文观测及激光通信等领域的1000单元级以下的自适应光学(AO)系统的高速实时处理的要求,提出一种单板上实现高速实时计算的通用化技术方案。采用多核CPU实时计算波前,结合高速图像采集卡,以满足系统高帧频的需求;计算机系统采用Xe... 详细信息

为满足天文观测及激光通信等领域的1000单元级以下的自适应光学(AO)系统的高速实时处理的要求,提出一种单板上实现高速实时计算的通用化技术方案。采用多核CPU实时计算波前,结合高速图像采集卡,以满足系统高帧频的需求;计算机系统采用Xenomai实时操作系统及Linux操作系统,以满足AO系统低延迟的需求;实现了在单台计算机上集成实时处理与监控的紧凑型处理系统。采用向量指令优化及多核并行运算,在6核的计算平台上获取了峰值每秒510亿次浮点运算的计算能力,102 GB/s的通信带宽。仿真结果表明可以对1145个驱动器,949个子孔径的系统进行2000 Hz的处理,处理延迟低于240μs;通过修改参数后,应用于光通信的137单元AO系统中,校正后斯特列尔比为0.61。结果表明该处理方案能满足1145单元以下AO系统2000 Hz实时处理的需要,并具有通用性。

关键词：自适应光学实时处理多核CPU 流水线处理

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遗传算法在自适应光学系统中的应用

光学学报 2007年第9期27卷 1628-1632页

作者：杨平许冰姜文汉陈善球中国科学院光电技术研究所

为了校正激光光束的波前像差,建立了一套无需直接探测波前信息的自适应光学(AO)系统模型,提出了一种基于实数编码的高斯变异的遗传算法(GA)用来控制61单元压电变形镜补偿波前像差,并仿真利用此算法控制61单元变形镜校正由变形镜本身产... 详细信息

为了校正激光光束的波前像差,建立了一套无需直接探测波前信息的自适应光学(AO)系统模型,提出了一种基于实数编码的高斯变异的遗传算法(GA)用来控制61单元压电变形镜补偿波前像差,并仿真利用此算法控制61单元变形镜校正由变形镜本身产生的像差。结果表明,这种算法能够找到补偿各种像差所需的变形镜的最优面型。像差校正后,焦平面的峰值光强最多能够提高30倍。环围斯特尔比值(Strehl ratio)最多能够从校正前的0.032提高到0.96,变形镜61个驱动器后的电压值收敛性能良好。

关键词：自适应光学遗传算法变形镜峰值光强泽尼克多项式

双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统像差解耦分析

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光学学报 2009年第7期29卷 1761-1765页

作者：胡诗杰许冰陈善球杨平吴健电子科技大学光电信息学院四川成都610054 中国科学院光电技术研究所四川成都610209

分析了双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,并通过共模波前传感器中的两套波前传感器探测得到的波前信息进行数据差分融合,按照优化理论推导了两套波前校正器需要校正的像差公式。根据此像差公式,仿真分析了以两套61... 详细信息

分析了双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,并通过共模波前传感器中的两套波前传感器探测得到的波前信息进行数据差分融合,按照优化理论推导了两套波前校正器需要校正的像差公式。根据此像差公式,仿真分析了以两套61单元变形反射镜组成的双波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正能力,并与单套波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正能力进行了比较,结果验证了推导的像差公式的正确性,也说明了两套波前校正器不仅可以解耦,而且其校正效果与理想行程单套波前校正器全光路像差校正自适应光学系统的校正效果相当。

关键词：自适应光学全光路像差校正双波前校正器波前传感器

用于自适应光学系统的80 bits CameraLink接口相机优化设计

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光电工程 2014年第9期41卷 87-94页

作者：赵恩毅陈善球杨平晏虎何星中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院大学北京100049

为解决成品相机给自适应光学系统带来的实时性不高、灵活性和功能拓展性差等问题,本文提出了采用CameraLink协议接口、QDRII高速缓存、FPGA等进行相机设计的方法。该方法利用CameraLink高速接口保证了相机传输带宽,将FPGA作为主控单元,... 详细信息

为解决成品相机给自适应光学系统带来的实时性不高、灵活性和功能拓展性差等问题,本文提出了采用CameraLink协议接口、QDRII高速缓存、FPGA等进行相机设计的方法。该方法利用CameraLink高速接口保证了相机传输带宽,将FPGA作为主控单元,使相机具有可编程特性,保证了相机灵活性和功能拓展性。采用模块化的设计思路完成了相机优化设计,并进行了试验验证。结果表明相机在80 bits模式下8-tap/10-bit格式读出数据率达6 Gbits/s,264 pixels?256 pixels开窗后能实现5 200 f/s(帧/秒),且兼容CameraLink协议中其它格式。对相机进行了硬件图像裁剪的功能拓展,并分析了其它拓展功能应用。

关键词：成品相机自适应光学系统 CameraLink接口

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百瓦级环形非稳腔板条激光器腔内校正

中国激光 2019年第8期46卷 1-7页

作者：王勋赖柏衡董理治杨平陈善球王帅许冰中国科学院自适应光学重点实验室四川成都610209 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049

提出一种环形非稳腔结构,该结构将传统驻波非稳腔腔内的非共轭像差校正转换为共轭像差校正。搭建了百瓦级环形非稳腔Nd:YAG板条激光器,采用59单元自适应光学系统对腔内像差进行校正。利用980 nm参考光束和Shack-Hartmann波前传感器测量... 详细信息

提出一种环形非稳腔结构,该结构将传统驻波非稳腔腔内的非共轭像差校正转换为共轭像差校正。搭建了百瓦级环形非稳腔Nd:YAG板条激光器,采用59单元自适应光学系统对腔内像差进行校正。利用980 nm参考光束和Shack-Hartmann波前传感器测量腔内像差,采用加权最小二乘法复原波前像差,最后用倾斜镜和变形镜进行校正。最终在低抽运功率下将输出功率从105.8 W提高到113.1 W,光束质量β因子从6.98优化到2.33。该研究为环形非稳腔应用于高功率固体激光器并获取高输出光束质量提供了一种技术途径。

关键词：激光光学环形非稳腔 Nd:YAG 板条激光器自适应光学

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基于动态区域提取的模式复原算法

激光与光电子学进展 2017年第11期54卷 35-42页

作者：文良华杨平王帅陈善球刘文劲许冰中国科学院自适应光学重点实验室四川成都610209 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049 宜宾学院物理与电子工程学院四川宜宾644007

追踪了由远场光电探测器采样宽度限制引入的量化噪声在算法实现过程中的传递,分析了其对算法在波前像差校正中的效果和收敛速度产生影响的原因。根据斯特列尔比值(SR)的变化,提出了一种基于动态区域提取的模式复原算法,并利用18阶和33阶... 详细信息

追踪了由远场光电探测器采样宽度限制引入的量化噪声在算法实现过程中的传递,分析了其对算法在波前像差校正中的效果和收敛速度产生影响的原因。根据斯特列尔比值(SR)的变化,提出了一种基于动态区域提取的模式复原算法,并利用18阶和33阶Zernike多项式模拟得到的符合Kolmogrove大气湍流功率谱的波前对该算法进行数值计算。计算结果表明:采用动态区域提取的复原算法校正波前像差,在12位相机采样宽度和33阶初始像差情况下,算法经31次迭代后收敛,波前复原残差均方根为0.058λ(λ为波长),SR达0.9以上。该算法减小了量化噪声的影响,无波前传感自适应光学系统的收敛速度和校正效果得到显著提高。

关键词：大气光学自适应光学量化噪声动态区域提取模式复原

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基于差值电流分析的高压电缆在线监测研究

高压电器 2019年第7期55卷 165-172页

作者：夏君山夏向阳赵威李明德黄海陈善求金杯电工股份有限公司长沙410007 长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410114 衡阳市产商品质量监督检验所湖南衡阳421000

针对当前高压电缆故障单一参数监测判断准确度低,多参数监测存在数据融合分析不足等问题,提出一种基于差值电流分析的高压电缆故障在线监测方法。该方法通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流,对故障及正常情况下接地线三相... 详细信息

针对当前高压电缆故障单一参数监测判断准确度低,多参数监测存在数据融合分析不足等问题,提出一种基于差值电流分析的高压电缆故障在线监测方法。该方法通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流,对故障及正常情况下接地线三相电流进行比值分析和不平衡度分析来识别故障,根据模糊控制原理建立了故障判别依据和相关数据库,以此进行故障诊断。分析了故障情况下接地箱电流变化情况并仿真模拟了不同位置的接地箱进水、同轴电缆破损、接头开路、接头短路等故障。最后以此设计出一套高压电缆线路故障在线监测系统。通过实例分析验证了该方法的可行性,能及时预警高压电缆线路故障,防止高压电缆线路发生安全事故。

关键词：高压电缆接地线电流比值分析不平衡度在线监测

电缆敷设数量和间距对电缆燃烧特性的影响分析

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消防科学与技术 2023年第3期42卷 293-297页

作者：颜龙王文强赵雯筠陈善求中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410075 金杯电工股份有限公司湖南长沙410205

通过氧指数测试仪、垂直燃烧测试仪和辐射锥测试分析了耐火电缆和普通电缆的护套层的燃烧性能,并结合电缆燃烧试验分析电缆数量和敷设间距对电缆燃烧性能的影响。结果表明:普通电缆护套层的极限氧指数(LOI)为25.5%并通过垂直燃烧V-0级测... 详细信息

通过氧指数测试仪、垂直燃烧测试仪和辐射锥测试分析了耐火电缆和普通电缆的护套层的燃烧性能,并结合电缆燃烧试验分析电缆数量和敷设间距对电缆燃烧性能的影响。结果表明:普通电缆护套层的极限氧指数(LOI)为25.5%并通过垂直燃烧V-0级测试,燃烧过程中存在明显收缩卷曲现象,无法有效保护内部线芯材料;而耐火电缆护套层的LOI达到34.5%,燃烧过程中能够形成致密的膨胀炭层,可有效保护内部线芯结构。电缆燃烧试验表明:电缆的火灾危险性随电缆敷设数量的增加而逐渐增大,随电缆敷设间距增加而逐渐减小。与紧密排列时相比,电缆敷设间距为电缆直径的2倍时耐火电缆和普通电缆的平均质量损失分别降低了87.1%和97.6%,平均炭化长度分别降低了92.6%和92.9%,电缆的火灾危险性最低。此外,与耐火电缆相比,普通电缆的火灾危险性受电缆敷设数量和间距的影响更大。

关键词：耐火电缆普通电缆敷设数量敷设间距燃烧性能