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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
1
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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基于梯度下降算法的初级球差校正
2
作者 单晓磊 吴志勇 王芳 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期358-362,共5页
固体激光器在实际工作过程中会因腔镜热变形而产生球差效应,使激光的光强分布发生变化、聚焦能力下降、光束质量变差,因此需要校正。基于这一目的,利用梯度下降算法进行了初级球差的校正仿真。首先,建立了初级球差和变形镜模型,变形镜... 固体激光器在实际工作过程中会因腔镜热变形而产生球差效应,使激光的光强分布发生变化、聚焦能力下降、光束质量变差,因此需要校正。基于这一目的,利用梯度下降算法进行了初级球差的校正仿真。首先,建立了初级球差和变形镜模型,变形镜模型针对初级球差选取分立式环形阵列,镜面利用率高。然后,设计出算法的具体实现过程,算法以变形镜单元的位移量为控制对象,以离散化的各部分球差的方差为性能指标。最后,仿真并给出了性能指标与迭代次数的关系、校正后的球差等结果,结果显示达到了预期的校正效果。 展开更多
关键词 梯度下降算法 初级球差 变形镜 校正 仿真
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基于SPGD算法倾斜像差校正数值仿真研究
3
作者 董亮 牟勇 《光电技术应用》 2022年第3期58-61,共4页
激光在大气中传输时,大气湍流导致光束漂移,严重影响传输光束的光束质量。建立基于随机并行梯度下降(SPGD)算法控制的倾斜像差校正仿真模型,对比分析SPGD算法性能指标,分别为光斑质心距离和环围能量时倾斜像差校正效果。仿真结果表明,S... 激光在大气中传输时,大气湍流导致光束漂移,严重影响传输光束的光束质量。建立基于随机并行梯度下降(SPGD)算法控制的倾斜像差校正仿真模型,对比分析SPGD算法性能指标,分别为光斑质心距离和环围能量时倾斜像差校正效果。仿真结果表明,SPGD算法性能指标分别为质心距离和环围能量时,传输光束经SPGD算法控制倾斜镜校正后,光斑质心漂移得到有效校正,远场长曝光光斑能量集中度极大提升,倾斜像差校正效果显著。SPGD算法性能指标为质心距离时,校正后光斑质心漂移方差优于性能指标为环围能量的SPGD算法校正效果,但在校正后,远场长曝光光斑峰值强度和环围能量比两方面的校正效果略差于性能指标为环围能量的校正效果。两种性能指标的SPGD算法倾斜像差校正效果各有优劣。 展开更多
关键词 随机并行梯度下降算法 大气湍流 倾斜像差 质心距离 环围能量
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基于频谱效率公平性的XL-MIMO系统预编码优化
4
作者 李志立 傅友华 宋云超 《数据采集与处理》 2025年第6期1434-1444,共11页
本文研究了在近场信道模型下基于频谱效率公平性的超大规模多输入多输出(Extremely large‑scale multiple‑input‑multiple‑output,XL‑MIMO)下行系统的预编码优化问题。考虑在该近场信道模型,即小区内同时存在视距(Line‑of‑sight,LOS)和... 本文研究了在近场信道模型下基于频谱效率公平性的超大规模多输入多输出(Extremely large‑scale multiple‑input‑multiple‑output,XL‑MIMO)下行系统的预编码优化问题。考虑在该近场信道模型,即小区内同时存在视距(Line‑of‑sight,LOS)和非视距(Non LOS,NLOS)的非平稳混合信道,其中LOS信道采用球面波模型,而NLOS信道则采用瑞利模型。以频谱效率的几何平均值作为优化目标,从而确保用户间的公平性并优化系统整体的频谱效率。为了处理复杂的优化目标函数,首先对其采用泰勒展开的一阶近似作为新的目标函数。接着,使用拉格朗日对偶变换和二次变换将原始优化问题转化为更容易求解的等价问题。最后,为了降低计算复杂度,采用了快速迭代收缩阈值算法与投影梯度下降算法结合的投影快速迭代收缩阈值算法(Projection fast iterative shrinkage threshold algorithm,PFISTA)来解决等效优化问题。仿真结果显示,以几何平均值作为目标函数能够降低用户频谱效率之间的差异,实现用户频谱效率的均衡提升。此外,PFISTA在获得与现有方法相当性能的同时,具有较低的计算复杂度。 展开更多
关键词 非平稳 球面波 快速迭代收缩阈值算法 投影梯度下降 拉格朗日对偶变换
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大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响分析及实验研究 被引量：25
5
作者 罗文 耿超 李新阳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期38-44,共7页
空间激光到单模光纤(SMF)耦合技术是自由空间激光通信中的关键技术之一。在Matlab环境下仿真分析了单项波前像差和大气湍流像差对空间光到SMF耦合效率的影响,研究了随机并行梯度下降(SPGD)算法校正大气湍流中整体倾斜像差的迭代过程及... 空间激光到单模光纤(SMF)耦合技术是自由空间激光通信中的关键技术之一。在Matlab环境下仿真分析了单项波前像差和大气湍流像差对空间光到SMF耦合效率的影响,研究了随机并行梯度下降(SPGD)算法校正大气湍流中整体倾斜像差的迭代过程及对耦合效率的影响。仿真结果表明,SMF耦合效率随单项波前像差均方根(RMS)增加而降低,校正大气湍流中整体倾斜像差后,SMF耦合效率都有提高;当D/r0较小时,大气湍流像差中影响SMF耦合效率的主要像差为倾斜像差。搭建了基于SPGD算法的闭环控制系统,利用自适应光纤耦合器(AFC)校正模拟湍流倾斜像差后,SMF平均耦合效率从30.07%提升到了61.72%;耦合效率的均方误差(MSE)从7.28%降低到2.16%。 展开更多
关键词 光通信 光纤耦合 大气湍流像差 自适应光纤耦合器 随机并行梯度下降算法
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基于波前梯度平方的自适应光学优化校正算法 被引量：6
6
作者 文良华 黄琴英 徐勋前 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第24期47-55,共9页
为提高随机并行梯度下降(SPGD)算法的波前像差优化校正的收敛速度,从SPGD算法原理出发,分析算法迭代中制约其收敛速度的因素,提出一种基于波前像差梯度平方寻优的随机并行梯度下降算法。通过理论公式推导,分析波前梯度平方和波前随机扰... 为提高随机并行梯度下降(SPGD)算法的波前像差优化校正的收敛速度,从SPGD算法原理出发,分析算法迭代中制约其收敛速度的因素,提出一种基于波前像差梯度平方寻优的随机并行梯度下降算法。通过理论公式推导,分析波前梯度平方和波前随机扰动量的线性关系,并利用远场光斑的归一化二阶矩,近似计算波前像差梯度平方,最终实现波前像差的优化校正。随后采用数值仿真方法对比分析已有的SPGD算法和本文算法的收敛速度和校正效果。最后通过菲涅耳波带片波前像差的无波前传感自适应光学校正实验,进一步验证算法的性能。数值仿真和校正实验结果一致,表明本文算法具有更快的收敛速度,适应性更强。 展开更多
关键词 大气光学 波前像差 无波前传感自适应光学 随机并行梯度下降算法 收敛速度 波前梯度平方
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SPGD算法高精度静态像差校正方法 被引量：4
7
作者 陈梅蕊 姜律 +6 位作者 毛红敏 孙会娟 彭建涛 徐国定 胡立发 陆焕钧 曹召良 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期97-109,共13页
随机并行梯度下降(SPGD)算法广泛应用于光学系统静态像差校正,其性能指标对校正效果影响较大。由于传统的环围能量(EE)校正精度低、平均半径(MR)稳定性差,提出性能指标组合法,以实现静态像差的高精度、稳定校正。所提方法将EE与MR性能... 随机并行梯度下降(SPGD)算法广泛应用于光学系统静态像差校正,其性能指标对校正效果影响较大。由于传统的环围能量(EE)校正精度低、平均半径(MR)稳定性差,提出性能指标组合法,以实现静态像差的高精度、稳定校正。所提方法将EE与MR性能指标相结合进行像差校正,首先以EE作为性能指标对畸变图像进行校正,待能量集中于环围区域后,利用MR性能指标继续进行校正,直至能量分布均匀,校正终止。首先进行了校正仿真,结果显示:相比于EE和MR方法,性能指标组合法对静态像差的校正精度高、稳定性好。搭建实验光路,验证了所提方法的有效性。模拟和实验结果均表明,采用性能指标组合法可以获得高的校正精度且校正稳定。该方法可以应用于光学系统静态像差的校正和消除,实现其接近衍射极限的光学性能。 展开更多
关键词 成像系统 随机并行梯度下降算法 静态像差 性能指标 校正精度 稳定性
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