随机并行梯度下降算法在激光束整形中的应用 被引量：7

1

作者 刘磊 郭劲 +3 位作者 赵帅 姜振华 孙涛 王挺峰 《中国光学》 EI CAS 2014年第2期260-266,共7页

为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑... 为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑半径、形心为中心的环围能量比和质心为中心的环围能量比作为算法性能指标,开展了激光束整形实验研究。3种情况下,分别经过58次、197次、133次迭代趋于收敛,但光斑半径作为性能指标时振荡严重;环围能量比从整形前的0.200 5、0.127 7、0.200 5分别增加到整形后的0.669 9、0.733 9、0.864 0。实验结果表明:MMDM用于激光束整形具有良好的效果,光斑半径作为性能指标整形速度最快,其次为质心环围能量比,形心环围能量比最慢;质心环围能量比作为性能指标整形效果最好,其次为形心环围能量比,光斑半径最差。综合比较,质心环围能量比作为性能指标时综合效果最好。 展开更多

关键词 随机并行梯度下降算法 激光束整形 微机械薄膜变形镜 性能指标

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基于Zernike模式的随机并行梯度下降算法的收敛速率 被引量：6

2

作者 王卫兵 赵帅 +1 位作者 郭劲 王挺峰 《中国光学》 EI CAS 2012年第4期407-415,共9页

为了加快控制变形镜进行波前整形的随机并行梯度下降(SPGD)算法的收敛速率,提高实时波前整形能力,本文利用由12阶Zernike多项式构成的畸变波前和32单元变形镜建立了仿真模型。基于Zernike多项式的单位正交性,得到了两个常数矩阵,当斯特... 为了加快控制变形镜进行波前整形的随机并行梯度下降(SPGD)算法的收敛速率,提高实时波前整形能力,本文利用由12阶Zernike多项式构成的畸变波前和32单元变形镜建立了仿真模型。基于Zernike多项式的单位正交性,得到了两个常数矩阵,当斯特列尔比(SR)达到0.8时,需要算法迭代660次,简化了算法的运算过程,加快了算法运行时间。通过Matlab7.8.0对6种SPGD算法进行仿真对比,结果显示:当SR要求不高时,可使用间接固定双边SPGD算法来提高收敛速度;当SR要求较高时,则应当使用间接自动双边SPGD算法。提出的算法为实际的激光整形提供了理论指导。 展开更多

关键词 波前整形系统 随机并行梯度下降算法 仿真 ZERNIKE多项式 变形镜

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自适应光学系统随机并行梯度下降算法 被引量：5

3

作者 马慧敏 张鹏飞 +2 位作者 张京会 范承玉 王英俭 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1206-1210,共5页

随机并行梯度下降（SPGD）算法可以对系统性能指标直接优化来校正畸变波前。对基于SPGD算法的61单元自适应光学系统进行仿真模拟,分析了对不同初始静态畸变波前的校正能力,并比较了不同性能指标情况下的算法增益系数、扰动幅度值的选取... 随机并行梯度下降（SPGD）算法可以对系统性能指标直接优化来校正畸变波前。对基于SPGD算法的61单元自适应光学系统进行仿真模拟,分析了对不同初始静态畸变波前的校正能力,并比较了不同性能指标情况下的算法增益系数、扰动幅度值的选取及校正情况。仿真结果表明：算法收敛速度很大程度上依赖于增益系数和扰动幅度值,对畸变较大的波前,随机扰动幅度在0.50~0.85范围内,性能指标采用焦斑平均半径比采用斯特列尔比取得的校正效果好。 展开更多

关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 数值仿真 波前畸变

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自适应光学随机并行梯度下降算法波前整形规律仿真(英文) 被引量：7

4

作者 王卫兵 王挺峰 郭劲 《中国光学》 EI CAS 2014年第3期411-420,共10页

本文首先介绍了基于Zernike模式的SPGD算法对大气湍流畸变波前的整形原理,通过推导得到了关于性能指标的简明表达式,使SPGD算法收敛速率得到明显提升。然后建立了自适应光学随机并行梯度下降算法波前整形系统模型,主要对SPGD算法收敛速... 本文首先介绍了基于Zernike模式的SPGD算法对大气湍流畸变波前的整形原理,通过推导得到了关于性能指标的简明表达式,使SPGD算法收敛速率得到明显提升。然后建立了自适应光学随机并行梯度下降算法波前整形系统模型,主要对SPGD算法收敛速率、整形能力和整形效果随波前畸变量和变形镜模型的变化规律作了较为详细的仿真研究,整体定性结果表明：三者的变化规律有一定的相似性,同时利用最小二乘法得到了关于整形能力和整形效果变化规律的定量表达式,若从自适应光学波前整形系统的实时性和简单性考虑,在保证一定整形效果的情况下,选择37单元变形镜对畸变波前的3~27（25）阶Zernike像差进行整形即可。 展开更多

关键词 自适应光学波前整形 随机并行梯度下降算法 收敛速率 整形能力 整形效果

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基于随机并行梯度下降算法的湍流像差校正仿真 被引量：5

5

作者 马慧敏 张京会 +1 位作者 张鹏飞 范承玉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期1738-1742,共5页

随机并行梯度下降(SPGD)算法可不依赖波前探测直接优化系统性能指标来校正畸变波前。建立了基于随机并行梯度下降算法控制的61单元湍流校正仿真模型,实现了通过该算法控制倾斜镜和变形镜对湍流引起的像差的校正。结果发现,该算法能够找... 随机并行梯度下降(SPGD)算法可不依赖波前探测直接优化系统性能指标来校正畸变波前。建立了基于随机并行梯度下降算法控制的61单元湍流校正仿真模型,实现了通过该算法控制倾斜镜和变形镜对湍流引起的像差的校正。结果发现,该算法能够找到补偿湍流像差所需的倾斜镜和变形镜的最优面形。采用SPGD算法控制,倾斜镜校正后,远场光斑质心更靠近轴心而且轴上斯特列尔比有所提高;倾斜镜和变形镜共同校正比变形镜单独校正的效果好,这也说明倾斜镜的校正是有效的。 展开更多

关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 湍流

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基于并行梯度下降算法模拟高功率固体激光装置的相干合成(英文) 被引量：2

6

作者 杨雨川 罗晖 +4 位作者 李富全 王逍 黄小军 冯斌 景峰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期875-880,共6页

多路光的相干合成是高功率固体激光装置的关键技术之一。基于合成模型,对4组tilt/tip-piston镜采用并行梯度算法,通过模拟计算实现了光束间的位相锁定和相干合成。结果表明有限次算法迭代次数内,相干合成时远场焦斑10μm半径范围内的强... 多路光的相干合成是高功率固体激光装置的关键技术之一。基于合成模型,对4组tilt/tip-piston镜采用并行梯度算法,通过模拟计算实现了光束间的位相锁定和相干合成。结果表明有限次算法迭代次数内,相干合成时远场焦斑10μm半径范围内的强度比约为非相干合成时的4倍。基于高频响应驱动器和对应的高速控制算法将有可能实现高功率固体激光装置多路输出光束间的相干合成。 展开更多

关键词 相干合成 光学追迹 衍射计算 高功率固体激光 并行梯度下降算法 tilt/tip-piston镜

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基于随机并行梯度下降算法的光束相干合成技术 被引量：2

7

作者 潘旭东 贺喜 +2 位作者 雍松林 张生帅 田俊林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2521-2526,共6页

介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理,对算法流程进行了仿真验证,并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明,这两个参数存在一个最适区间,只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开... 介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理,对算法流程进行了仿真验证,并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明,这两个参数存在一个最适区间,只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验,结果表明光束相干合成效果显著,有效地验证了仿真分析的结果。 展开更多

关键词 随机并行梯度下降算法 光纤激光 相干合成 高功率激光

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基于Zernike模式的自适应光学系统随机并行梯度下降算法 被引量：9

8

作者 杨慧珍 李新阳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期645-648,共4页

控制算法的收敛速度一定程度上限制了无波前探测自适应光学技术在实时波前畸变校正中的应用。从理论分析角度提出将模式法和区域法结合起来以提高算法收敛速度,并以61单元变形镜为校正器,建立基于随机并行梯度下降算法自适应光学系统仿... 控制算法的收敛速度一定程度上限制了无波前探测自适应光学技术在实时波前畸变校正中的应用。从理论分析角度提出将模式法和区域法结合起来以提高算法收敛速度,并以61单元变形镜为校正器,建立基于随机并行梯度下降算法自适应光学系统仿真模型。结果表明:达到同样的校正效果时,采用组合优化的算法收敛速度要明显优于基于区域法的收敛速度,从而验证了理论分析的合理性。 展开更多

关键词 自适应光学系统 随机并行梯度下降算法 Zernike模式

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随机并行梯度下降算法性能与变形镜排布规律的关系研究 被引量：2

9

作者 陈惠颖 王卫兵 +1 位作者 王挺峰 郭劲 《中国光学》 EI CAS CSCD 2016年第4期432-438,共7页

对随机并行梯度下降算法(SPGD)性能与不同变形镜排布规律的关系进行了研究。以采用Roddier方法生成的由52项Zernike像差构成的畸变波前为整形对象,对SPGD算法的收敛速率和整形效果与变形镜排布规律(单元数分别为19、21、32、37、45、60... 对随机并行梯度下降算法(SPGD)性能与不同变形镜排布规律的关系进行了研究。以采用Roddier方法生成的由52项Zernike像差构成的畸变波前为整形对象,对SPGD算法的收敛速率和整形效果与变形镜排布规律(单元数分别为19、21、32、37、45、60、61、77、91)之间的关系进行了仿真研究。结果表明:从整体分析,随着变形镜单元数逐渐增多,SPGD算法的收敛速率和整形效果均逐渐变差;从局部分析,由于变形镜元胞类型变化和边缘占空比的影响,在渐变规律中产生了局部差异。 展开更多

关键词 波前整形 随机并行梯度下降算法 变形镜

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随机并行梯度下降自适应光学系统中算法收敛速度的仿真研究 被引量：2

10

作者 孙穗 梁永辉 王三宏 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期6-12,共7页

在随机并行梯度下降(SPGD)自适应光学(AO)中,SPGD算法通过直接对系统的性能评价函数进行优化从而校正波前像差,有可能实现实时校正,具有很强的应用潜力。SPGD算法的收敛速度与控制单元的数目、性能评价函数的选取、增益系数及扰动幅度... 在随机并行梯度下降(SPGD)自适应光学(AO)中,SPGD算法通过直接对系统的性能评价函数进行优化从而校正波前像差,有可能实现实时校正,具有很强的应用潜力。SPGD算法的收敛速度与控制单元的数目、性能评价函数的选取、增益系数及扰动幅度的取值等密切相关。通过仿真的方法,研究了控制单元数对SPGDAO系统在静态波前校正中收敛速度的影响,得出了收敛所需迭代步数与控制单元数成线性关系的结论;仿真了SPGDAO系统在不同迭代速率或不同风速下的动态波前校正,为系统控制单元数的选取提供了参考。 展开更多

关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 控制变量

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自适应光学系统几种随机并行优化控制算法比较 被引量：35

11

作者 杨慧珍 李新阳 姜文汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-16,共6页

直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度... 直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度、校正效果、局部极值3个方面对遗传算法、单向扰动随机并行梯度下降、双向扰动随机并行梯度下降及模拟退火算法进行了比较。仿真结果表明,遗传算法收敛速度太慢,不适用于需要实时控制的自适应光学系统;双向扰动随机并行梯度下降算法收敛速度、校正效果要优于单向扰动随机并行梯度下降,且能够适应各种情况下的扰动电压;模拟退火几乎以概率1收敛到全局极值附近,且收敛速度是上述算法中最快的。 展开更多

关键词 自适应光学系统 随机并行梯度下降算法 模拟退火 遗传算法 数值仿真

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基于AMASPGD算法的FSOC系统波前畸变校正及性能分析

12

作者 赵辉 于林仙 +2 位作者 秦玉林 付英印 李俊男 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期95-100,共6页

为了抑制相干自由空间光通信系统中大气湍流引起光信号波前失真的不利影响,提出了一种基于聚合动量(AM)和自适应矩边界(AdaMod)优化器的增强型随机并行梯度下降(SPGD)算法。仿真结果表明,该优化算法可以显著提高收敛速度和鲁棒性,并有... 为了抑制相干自由空间光通信系统中大气湍流引起光信号波前失真的不利影响,提出了一种基于聚合动量(AM)和自适应矩边界(AdaMod)优化器的增强型随机并行梯度下降(SPGD)算法。仿真结果表明,该优化算法可以显著提高收敛速度和鲁棒性,并有效降低波前畸变的峰谷值和均方根,从而更有效地抑制大气湍流对相干自由空间光通信(FSOC)系统混频效率和误码率的负面影响。 展开更多

关键词 自由空间光通信 聚合动量 大气湍流 随机并行梯度下降算法 波前畸变校正

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激光相干合成系统中SPGD算法的分阶段自适应优化

13

作者 郑文慧 祁家琴 +6 位作者 江文隽 谭贵元 胡奇琪 高怀恩 豆嘉真 邸江磊 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期303-315,共13页

为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,... 为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,在不同收敛时期采用不同策略对增益系数进行自适应调整,同时引入含梯度更新因子的控制电压更新策略,在加快收敛速度的同时减少算法陷入局部极值的概率。实验结果表明:在19路激光相干合成系统中,与传统SPGD算法相比,Staged SPGD算法的收敛速度提升了36.84%,针对不同频率和幅度的相位噪声,算法也具有较优的收敛效果,且稳定性得到显著提升。此外,将Staged SPGD算法直接应用于37、61、91路相干合成系统时,Staged SPGD算法相比传统SPGD算法收敛速度分别提升了37.88%、40.85%和41.10%,提升效果随相干合成单元数增加而更加显著,表明该算法在收敛速度、稳定性和扩展性方面均具有一定优势,具备扩展到大规模相干合成系统的潜力。 展开更多

关键词 激光相干合成 相位控制 随机并行梯度下降算法 SPGD算法

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模拟退火算法光纤放大器相干合成 被引量：10

14

作者 周朴 马阎星 +3 位作者 王小林 马浩统 许晓军 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期973-977,共5页

提出了利用模拟退火算法实现相干合成的思路。对利用模拟退火算法实现多路光纤放大器相干合成进行了数值模拟,验证了方法的有效性,并分析了算法收敛速度与合成光束数目的关系。进行了两路W量级光纤放大器相干合成的实验,结果表明,模拟... 提出了利用模拟退火算法实现相干合成的思路。对利用模拟退火算法实现多路光纤放大器相干合成进行了数值模拟,验证了方法的有效性,并分析了算法收敛速度与合成光束数目的关系。进行了两路W量级光纤放大器相干合成的实验,结果表明,模拟退火算法能够有效控制各路光纤激光的相位,系统闭环将目标圆孔内的能量提高了1.8倍,并使得目标圆孔内能量大于理想值80%的概率从19.4%提升到了51.3%,取得了较为明显的相干合成效果。 展开更多

关键词 光纤放大器 相干合成 模拟退火算法 主动相位控制 随机并行梯度下降算法

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自适应光学中SPGD算法关键参数实时调节方法 被引量：2

15

作者 贺喜 潘旭东 +2 位作者 雍松林 张生帅 田俊林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2527-2530,共4页

介绍了随机并行梯度下降(SPGD)算法及其在相干合成中的应用,针对实验中算法关键参数难以调节的难点,提出采用软硬件结合的新方式,实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验... 介绍了随机并行梯度下降(SPGD)算法及其在相干合成中的应用,针对实验中算法关键参数难以调节的难点,提出采用软硬件结合的新方式,实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验,对不同调节方法进行对比。实验中采用新方式有效调节了SPGD算法中增益系数和随机扰动幅度的取值,合成效果显著。 展开更多

关键词 随机并行梯度下降算法 相干合成 增益系数 随机扰动幅度 实时调节 光纤激光

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空间光波前畸变校正中的元启发式SPGD算法 被引量：3

16

作者 赵辉 吕典楷 +3 位作者 安静 邝凯达 余孟洁 张天骐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期424-434,共11页

为了改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法收敛速度慢且容易陷入局部极值的问题,提出了一种元启发式随机并行梯度下降(Meta-Heuristic SPGD,MHSPGD)算法。该算法将SPGD算法和元启发式算法的开发与... 为了改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法收敛速度慢且容易陷入局部极值的问题,提出了一种元启发式随机并行梯度下降(Meta-Heuristic SPGD,MHSPGD)算法。该算法将SPGD算法和元启发式算法的开发与探索两步结合,首先利用SPGD算法的梯度下降搜索得到局部最优解,然后进行邻域搜索得到局部最优区域以外的可能最优解,通过所有解性能指标的比较来确定新的迭代起点。随着搜索范围的自适应扩展,该算法能够避免陷入局部极值并趋向收敛于全局最优。同时,为了避免重复搜索,建立了记忆表来记录迭代过程中产生的次最优解。搭建了无波前探测器自适应光学系统模型,运用所提算法对不同湍流强度下的波前畸变进行了仿真校正,并针对不同Zernike阶数的像差进行了仿真实验。在三种湍流强度下,MHSPGD算法所能达到的斯特列尔比(Strehl Ratio,SR)分别为0.7621、0.6554、0.3749,相比于SPGD算法分别提升了0.1%、2%和18.6%。此外,当畸变中含有较多高阶成分时,文中所提优化算法相比传统的SPGD算法,SR收敛到0.6所需的迭代次数减少了约47%,且SR收敛极限值也提升了约9.4%。结果表明:与三种主流优化算法相比,MHSPGD在保持较快收敛速度的同时,能够在各种湍流强度下达到更高的收敛极限,有效地解决了算法的局部收敛问题。 展开更多

关键词 自适应光学 波前畸变校正 随机并行梯度下降算法 元启发式算法

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基于SPGD算法的非保偏-保偏光自适应偏振转换 被引量：5

17

作者 董苏惠 王小林 +3 位作者 粟荣涛 马鹏飞 周朴 杨丽佳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期56-60,共5页

报道了一种基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的高消光比非保偏～保偏光自适应偏振转换系统。该系统利用偏振控制器对非保偏光的偏振分量进行直接控制，通过SPGD算法对输出的偏振消光比进行优化，最终实现了自适应的非保偏一保偏光的偏... 报道了一种基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的高消光比非保偏～保偏光自适应偏振转换系统。该系统利用偏振控制器对非保偏光的偏振分量进行直接控制，通过SPGD算法对输出的偏振消光比进行优化，最终实现了自适应的非保偏一保偏光的偏振转换。理论上，结合SPGD算法和偏振控制器的原理，对系统进行分析，建立了非保偏一保偏光自适应偏振转换的数学模型。实验上，利用该系统实现了非保偏到保偏光的转换，获得了14．1dB的线偏振光输出；并利用该系统将任意方向（O～360°）偏振态的线偏振光转换为期望偏振态的高消光比线偏光，其输出线偏光的平均消光比约为12dB。 展开更多

关键词 线偏光 偏振转换 偏振控制器 随机并行梯度下降算法

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混合模型算法在无波前传感自适应光学中的应用 被引量：3

18

作者 刘武杰 元秀华 +2 位作者 周泽宇 李奇 赵茗 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期43-52,共10页

应用Lukosz预校正模型算法可以校正波前畸变的低阶像差,缩小迭代算法的搜寻范围;应用自适应余弦衰减的随机并行梯度下降(AcSPGD)算法可以补偿波前畸变的高阶像差,提升迭代算法的校正精度。本文提出了一种基于预校正模型和AcSPGD算法的... 应用Lukosz预校正模型算法可以校正波前畸变的低阶像差,缩小迭代算法的搜寻范围;应用自适应余弦衰减的随机并行梯度下降(AcSPGD)算法可以补偿波前畸变的高阶像差,提升迭代算法的校正精度。本文提出了一种基于预校正模型和AcSPGD算法的混合模型算法,并将其应用于无波前传感自适应光学系统中校正湍流大气产生的畸变波前,最后搭建实验光路验证了算法的有效性。结果表明,混合模型算法的校正速率是常用的随机并行梯度下降(SPGD)算法的3倍,且校正精度比传统的Lukosz模型算法更高,应用于无波前传感自适应光学系统中有效减小了光场波前的相位起伏,提高了远场光斑斯特列尔比(SR),使自由空间光通信(FSO)系统的通信性能得到有效提升。 展开更多

关键词 自由空间光通信 无波前传感自适应光学 随机并行梯度下降算法 Lukosz模型

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量子密钥分发中偏振补偿算法 被引量：1

19

作者 刘尉悦 曹蕾 +7 位作者 陈厦微 张亮 李杨 曹原 任继刚 蔡文奇 廖胜凯 彭承志 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期210-213,共4页

在以单模光纤作为量子信道,并采用光子偏振编码方式的量子密钥分发过程中,光纤的双折射效应会导致光子在光纤中传播时其偏振态发生随机变化,使安全密钥的最终成码率大幅度降低.利用两个四分之一波片和一个半波片的组合作为校正器,可以... 在以单模光纤作为量子信道,并采用光子偏振编码方式的量子密钥分发过程中,光纤的双折射效应会导致光子在光纤中传播时其偏振态发生随机变化,使安全密钥的最终成码率大幅度降低.利用两个四分之一波片和一个半波片的组合作为校正器,可以实现对任意偏振态的校正补偿.建立了一种以该类偏振校正器为执行机构的基于随机并行梯度下降控制算法的实时偏振补偿仿真控制模型,讨论了算法的随机扰动幅度、增益系数与收敛速度的关系,分析了算法对于偏振的校准能力.通过实验对算法的性能进行了验证.实验结果表明,经过一定次数的迭代后可将系统的偏振消光比校正到一个比较理想的状态. 展开更多

关键词 量子信息 量子密钥分发 光纤偏振补偿 随机并行梯度下降控制算法

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用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

20

作者 钱俊宏 陶冶 张蓉竹 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第10期1624-1632,1640,共10页

目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结... 目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。 展开更多

关键词 共相误差校正 压电陶瓷 随机并行梯度下降算法 复合控制技术 精密光程调控系统 子光束干涉成像

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