红外与激光工程
2022, 51(6): 20220321
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
对太阳大气进行大视场高分辨力光学成像观测是开展太阳物理、空间天气等基础与应用研究的重要前提。对于地基太阳望远镜而言，为了消除地球大气湍流对光学系统的影响，自适应光学是高分辨力成像观测必备的技术手段，与此同时，为了突破大气非等晕性对传统自适应光学校正视场的限制，近年来多层共轭自适应光学技术等大视场自适应光学得到极大发展。本文首先梳理国外太阳自适应光学系统研制情况，重点介绍国内太阳自适应光学技术发展及应用情况，并进一步介绍了后续大视场太阳自适应光学技术发展情况以及目前所取得的成果。
太阳观测 自适应光学 多层共轭自适应光学 solar observation adaptive optics multi-conjugate adaptive optics
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 中国白城兵器试验中心, 吉林 白城 137001
3 京东方科技集团有限公司, 北京 100015
4 中国兵器工业导航与控制技术研究所, 北京 100089
多层共轭自适应光学系统被广泛应用于地基大型天文望远镜, 其可以改善大气非等晕的影响, 并有效扩大校正视场。基于MAOS软件, 在仅考虑大气非等晕影响的情况下, 研究了在可见光波段(0.6 μm)和红外光波段(2 μm)下两种自适应光学系统的对比, 多层共轭自适应光学系统相比传统自适应光学系统在可见光波段性能提升显著; 以及双层共轭系统中, 当第一个变形镜共轭于入瞳处时, 第二个变形镜共轭高度变化对系统性能的影响, 在可见光波段确定最佳共轭高度对提升性能十分重要, 并初步探讨了在单层自适应光学系统中, 变形镜致动器个数对系统性能的影响。
多层共轭自适应光学 地基天文望远镜 变形镜共轭高度 致动器阶数 multi conjugate adaptive optics ground-base astronomy telescope DM conjugate height DM order 红外与激光工程
2016, 45(12): 1218002
1 中国科学院上海天文台 光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海201800
单层校正自适应光学系统只能在较小视场范围内对大气湍流进行有效校正,多层共轭自适应光学技术可以突破这种限制。介绍了层向多层共轭自适应光学系统基本结构及工作原理, 研究了层向多层共轭自适应光学系统的模拟, 内容包括: 如何产生动态大气湍流波前数据、基于四棱锥波前传感器的波前复原算法、基于模式法的变形镜闭环校正控制过程等。对单层和两层的层向共轭自适应光学系统进行了模拟仿真, 仿真结果表明: 层向多层共轭自适应光学系统采用了更多的导星来校正两层大气湍流, 比单层校正自适应光学系统具有更大的校正视场和更好的校正效果。
大气光学 多层共轭自适应光学系统 层向共轭 四棱锥波前传感器 导星 atmospheric optics multi-conjugate adaptive optics system layer oriented conjugate pyramid wavefront sensor guide star 红外与激光工程
2016, 45(9): 0918005
1 中国科学院上海天文台光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
大气湍流三维波前复原是星向多层共轭自适应光学中的关键技术。分析了星向多层共轭自适应光学系统中的大气湍流三维波前模式复原算法，并对该算法进行了数值仿真验证和误差分析。分析结果表明：当对2层大气湍流进行三维波前复原时，若采用自然导星，因平移像差不能被探测，导致平移和倾斜两种模式不能被准确复原；若采用激光导星，因平移和倾斜像差不能被直接探测，导致平移、倾斜、离焦和像散几种模式不能被准确复原；当对3层大气湍流进行三维波前复原时，模式混淆总是存在，无法消除，各层大气湍流波前不能被准确复原；当观测目标在探测高度的波前被自然导星光束完全覆盖时，其波前可以被准确复原。
大气光学 大气湍流 多层共轭自适应光学 三维波前复原 导星 中国激光
2015, 42(11): 1113002
为克服大气非等晕的影响, 多层共轭自适应光学(MCAO)系统被广泛应用于太阳望远镜, 以有效扩大校正视场。仅考虑由于大气非等晕造成的系统理论误差, 研究了变形镜(DM)个数及其共轭高度对太阳多层共轭自适应光学(MCAO)系统性能的影响。结果表明, MCAO系统中DM的最佳共轭高度取决于大气湍流的分布; 理论上, 太阳望远镜(D/r0=28.57)视场为1arcmin时, 只需两块DM, 太阳MCAO系统斯特列尔比(SR)可达0.55, 基本满足太阳望远镜的观测要求; 同时, 随着太阳望远镜口径的增大, 需通过增加DM个数以满足其在大视场观测的需求。
应用光学 多层共轭自适应光学 太阳望远镜 变形镜共轭高度 斯特列尔比 applied optics multi-conjugate adaptive optics (MCAO) solar telescope deformable mirror(DM) conjugate heights Strehl Ratio (SR)
