1 清华大学工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
采用数值模拟的方法分析了不同离轴角距离、不同大气湍流强度及激光出光口径下,信标的纯角度非等晕误差对激光发射自适应光学系统(AO)校正效果的影响。同时针对离轴点信标,提出了一种去除整体倾斜的准直方法。数值模拟结果表明,在其他条件不变的情况下,信标离轴角距离越大,口径越大湍流强度越强,点信标离轴引起的纯角度非等晕误差越大,但较(θ/θ0)5/3偏小,与理论分析符合较好。通过数据拟合得出,当出光口径一定时,纯角度非等晕误差仅与θ/θ0有关。给出了纯角度非等晕误差与θ/θ0的定量关系,为快速评价角度非等晕误差提供了模型支持。
自适应光学 离轴点信标 纯角度非等晕性 激光大气传输 数值模拟 adaptive optics offset point beacon pure angular anisoplanatism laser projection system numerical simulation
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650011
2 中国科学院大学, 北京 100049
传统的激光导引星(LGS)由于激光发射与接收光路的限制，导致难以利用激光导引星来探测大气倾斜量变化。其中重要的一个解决方案就是利用辅助望远镜，从侧面对激光导引星进行探测，从观测到的激光导引星带状拖影中提取出大气倾斜信息。随着激光带拖影长度的增加，必然导致其出现非等晕现象。给出了激光导引星带状拖影上两球面波之间的Zernike多项式展开系数角度相关函数。从相关性的角度分析了导引星高度、大气湍流强度以及接收望远镜口径对激光导引星带状拖影的非等晕性的影响。此外，基于激光导引星倾斜探测方案的非等晕限制，给出了Na层激光导引星倾斜量探测方案中的辅助望远镜视场限制。
自适应光学 非等晕性 角度相关性 激光导引星 倾斜量 Zernike多项式
中国科学院国家天文台 云南天文台， 云南 昆明 650011
利用横向谱滤波方法，给出研究自适应光学非等晕性的一般关系式。在特殊场合，对这些一般关系式进行解析求解，获得与经典理论一致的结果。进一步定义了与自适应光学系统非等晕性有关的一些特征量。在一般应用场合，这些一般关系式只能求得数值解。以激光测月自适应光学系统为例，说明了所述一般关系式在研究自适应光学非等晕性问题方面的应用。
大气光学 自适应光学 大气湍流 非等晕性 横向功率谱方法
中国科学院国家天文台 云南天文台， 云南 昆明 650011
以强度起伏Gamma-Gamma分布模型为基础，研究月球激光测距自适应光学系统的回波统计性质。建立了包含整个测距光束传播过程的光场强度或回波光子数涨落的完全统计描述即概率密度函数的具体表达式。以此为基础，计算了一般条件和场景下激光测月的回波光子数平均值、起伏方差、概率密度函数、累积概率函数等一系列统计量，从而获得系统性能改善的基本的定量估计。
测量 大气湍流 月球激光测距 自适应光学 非等晕性
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
利用扩展惠更斯菲涅耳原理对高能激光在大气中的传输进行了分析，获得了高能激光准直传输轴上及峰值斯特雷尔比的积分表达式，并使用激光大气传输四维仿真程序对该表达式的适用范围进行了分析及数值模拟验证。结果表明，积分表达式可以很好地适用于无自适应光学系统补偿时的高能激光湍流热晕传输问题，可以用于自适应光学系统补偿时弱热晕条件下的湍流热晕角非等晕问题和弱热晕及中等热晕条件下的湍流热晕聚焦非等晕问题。
大气光学 扩展惠更斯菲涅耳原理 高能激光 斯特雷尔比 非等晕性
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 6l0209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
为了减少非等晕性对望远成像系统性能的影响, 扩大系统的有效视场, 对宽视场望远成像系统的非等晕性进行了研究。首先采用多层相位屏法实现了非等晕成像的数值模拟, 然后利用数值模拟系统计算了典型大气条件下(大气相干长度 r0 = 0.1 m)轴中心点与偏离轴 θ角度目标点两者间的畸变波前均方差值, 分析了系统口径 D分别为 1 m、2 m和 4 m 对应畸变波前均方差值随偏离角度 θ的变化情况。分析结果表明, 畸变波前有倾斜项时, 系统口径 D越大, 畸变波前均方差值随角度 θ的增加上升得越慢, 非等晕性的影响越小; 去掉倾斜畸变时, 系统口径 D越大, 畸变波前均方差值随角度 θ的增加上升得越快, 非等晕性的影响越严重。倾斜非等晕性随系统口径的增加而减少, 对大口径的望远成像系统(D≥5 m)主要考虑高阶波前畸变对成像的影响。
大气光学 非等晕性 多层随机相位屏 等晕角 atmospheric optics anisoplanatism multiple random phase screens isoplanatic angle
国防科学技术大学 光电科学与工程学院,长沙 410073
运用高斯光束展开的方法,分析圆对称平顶光束在大气传输中的热晕及其非等晕效应。通过对热晕及非等晕效应引起的波前畸变作泽尼克多项式展开,得到了各阶泽尼克系数,进而求得热晕校正残差,数值计算得到的热晕拟合校正残差与现有理论公式得到的结果基本一致。对非等晕效应的数值模拟结果表明:在热畸变参数较小,且给定口径尺寸的情况下,热晕角度非等晕校正残差与非等晕角θ的平方成正比,热晕聚焦非等晕校正残差与信标高度的1.71次幂成反比。
热晕 非等晕性 泽尼克多项式 平顶光束 thermal blooming anisoplanatic effect Zernike polynomial flattened beam
利用横向谱滤波方法给出了研究自适应光学几何非等晕性的一般关系式。在特殊场合,对这些一般关系式进行解析求解,可获得与经典理论一致的结果;一般情况下,则只能求得数值解。以离焦分量也由自然信标子系统校正的特殊激光导星自适应光学系统为例,说明了所述一般关系式在研究自适应光学几何非等晕性方面的应用。
自适应光学 非等晕性 信标 横向谱滤波方法
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
地基望远镜的成像分辨率通常都受到大气湍流的限制,这种限制在对扩展目标进行观测成像时变得尤为显著。幸运成像技术是一种基于目标序列短曝光图像选取、配准、叠加的事后图像处理方法,能够有效降低大气湍流导致的成像闪烁和抖动对图像质量的影响,提高望远镜的成像分辨率。介绍了扩展目标幸运成像技术的基本原理和基本流程,并应用该项技术对近地扩展目标大气湍流成像的实验观测数据进行事后处理。处理结果表明,幸运成像技术能够提高扩展目标通过湍流大气的成像分辨率。
数字图像处理 幸运成像 相关配准 非等晕性 像质评价 激光与光电子学进展
2010, 47(5): 051004
中国科学院,国家天文台,云南天文台,昆明,650011
分析了云南天文台1.2 m望远镜61单元自适应光学系统上如果配置激光导引星,由信标上方以及信标下方采样不完整性造成的聚焦非等晕性误差大小.为了减小聚焦非等晕性误差,可以采用投射多重信标方法.同时讨论了多重信标方法造成的信标位置测量误差和圆锥倾斜误差两种额外误差,理论分析并数值模拟了当投2～5颗钠导星和瑞利导星时其误差大小.结果表明:随着导星高度以及导星数的增加,该方法可以有效地减小聚焦非等晕性误差,对于钠导星其误差小于1 rad2.
聚焦非等晕性 多重导星 信标位置测量误差 圆锥倾斜误差
