激光导星高精度波前探测与重构方法研究
发布时间：2021-12-31 19:54
自适应光学系统是目前大口径地基望远镜实现高分辨率成像不可或缺的装备。它可以实时对由大气湍流引起的光学波前畸变进行高精度校正,从而恢复望远镜的高分辨能力。在自适应光学系统中,高精度的波前探测是确保其校正性能的核心技术之一。在传统天文成像中,通常利用亮度较量的恒星目标作为信标来进行波前测量,以引导对其周围等晕角范围内的暗弱目标进行高分辨率成像观测。这种对亮目标的依赖,使得传统系统在进行天文观测时只能对不足1%的天空区域进行自适应观测。为此,Foy和Labeyrie于1985年提出了激光导星的概念。即利用激光在待观测目标附件的大气层中形成一个人造的信标进行湍流畸变的测量,从而摆脱对天然亮目标的严重依赖。目前,主要有两种类型的激光导星技术:一、通过瑞利层（10km20km）大气分子的后向散射产生的叫做瑞利激光导星;二、利用激光来激发钠原子层（90km）发光而产生的叫做钠激光导星。由于激光导星是人造信标,与传统无穷远的自然导星存在很大差异。目前激光导星还存在波前探测精度低和GLAO波前重构精度低的问题。激光导星波前探测精度低主要是因为激光导星具有一定的延长,并且在探测时哈特...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自适应光学原理图
激光导星高精度波前探测与重构方法研究2图1.2 天王星图像.左侧：校正前.右侧：校正后Figure1.2 Image of Uranus. Left: uncorrected. Right: corrected从上图可以明显地看出在自适应校正前图像非常模糊，经过自适应校正后的天王星图像非常清晰，并且能够明显地看到天王星的行星环。这充分证明了通过自适应校正后大口径的地基望远镜对天文目标成像的分辨率有极大地提高。1.1.2 激光导星在自适应光学中的作用所有的自适应光学系统都需要先对大气湍流进行测量，再驱动波前校正器。早期的自适应光学系统往往使用待观测目标自身或是被观测目标等晕区内的其它亮星作为探测信标。能作为探测信标的目标必须满足几个条件：信标需要足够亮来提供探测信号；信标需要足够小；并且信标要在被观测目标的等晕区内。但是，在天文观测中满足探测条件的信标非常少，在红外波段满足条件的信标的天空覆盖率不足 1%，在可见光波段的天空覆盖率就更低了；另一方面，目前天文观测中感兴趣的大部分是一些较暗的扩展的目标，例如：气态云，原行星盘，星团和星云，这样的被观测目标周围并没有满足探测条件的信标[9-13]。为了使自适应光学能够对大部分的天文目标使用
图1.4 KECKⅡ望远镜激光导星自适应光学系统的组成部分e1.4 Laser guide star adaptive optics system components on KEC显示了激光导星自适应光学系统的组成部分[14-21]。激光导自然导星一起来使用，因为激光导星通过了上行和下行够探测大气的倾斜信息，这就必须使用自然星来探测倾斜星的锥形效应的影响导致其对低阶畸变探测误差较大，通离焦等低阶畸变。望远镜接收的光波被分为了三个部分：、自然导星的光波前和激光导星的光波前。自然导星发出测（LBWFS）和倾斜探测支路（STRAP），来提供倾斜信阶的信息；激光导星的光波前进入了高阶畸变探测光路，信息，同时激光导星的光波前也需要提供激光发射系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]EMCCD工作原理及性能分析[J]. 韩露,熊平. 传感器世界. 2009(05)
[2]基于总变分规整化的湍流退化图像复原RL算法[J]. 赵剡,张怡,许东. 中北大学学报(自然科学版). 2007(01)
[3]对激光光束质量一些问题的认识[J]. 吕百达,康小平. 红外与激光工程. 2007(01)
[4]高能激光光束质量的评价方法[J]. 王云萍,黄建余,乔广林. 光电子·激光. 2001(10)
[5]激光光束质量的评价与应用分析[J]. 吴晗平. 光学精密工程. 2000(02)
[6]用于自适应光学系统的激光引导星[J]. 熊耀恒,熊耀恒. 天文学进展. 2000(01)
博士论文
[1]自适应光学系统的多激光导星波前重构算法研究[D]. 何斌.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
本文编号：3560869
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自适应光学原理图
激光导星高精度波前探测与重构方法研究2图1.2 天王星图像.左侧：校正前.右侧：校正后Figure1.2 Image of Uranus. Left: uncorrected. Right: corrected从上图可以明显地看出在自适应校正前图像非常模糊，经过自适应校正后的天王星图像非常清晰，并且能够明显地看到天王星的行星环。这充分证明了通过自适应校正后大口径的地基望远镜对天文目标成像的分辨率有极大地提高。1.1.2 激光导星在自适应光学中的作用所有的自适应光学系统都需要先对大气湍流进行测量，再驱动波前校正器。早期的自适应光学系统往往使用待观测目标自身或是被观测目标等晕区内的其它亮星作为探测信标。能作为探测信标的目标必须满足几个条件：信标需要足够亮来提供探测信号；信标需要足够小；并且信标要在被观测目标的等晕区内。但是，在天文观测中满足探测条件的信标非常少，在红外波段满足条件的信标的天空覆盖率不足 1%，在可见光波段的天空覆盖率就更低了；另一方面，目前天文观测中感兴趣的大部分是一些较暗的扩展的目标，例如：气态云，原行星盘，星团和星云，这样的被观测目标周围并没有满足探测条件的信标[9-13]。为了使自适应光学能够对大部分的天文目标使用
图1.4 KECKⅡ望远镜激光导星自适应光学系统的组成部分e1.4 Laser guide star adaptive optics system components on KEC显示了激光导星自适应光学系统的组成部分[14-21]。激光导自然导星一起来使用，因为激光导星通过了上行和下行够探测大气的倾斜信息，这就必须使用自然星来探测倾斜星的锥形效应的影响导致其对低阶畸变探测误差较大，通离焦等低阶畸变。望远镜接收的光波被分为了三个部分：、自然导星的光波前和激光导星的光波前。自然导星发出测（LBWFS）和倾斜探测支路（STRAP），来提供倾斜信阶的信息；激光导星的光波前进入了高阶畸变探测光路，信息，同时激光导星的光波前也需要提供激光发射系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]EMCCD工作原理及性能分析[J]. 韩露,熊平. 传感器世界. 2009(05)
[2]基于总变分规整化的湍流退化图像复原RL算法[J]. 赵剡,张怡,许东. 中北大学学报(自然科学版). 2007(01)
[3]对激光光束质量一些问题的认识[J]. 吕百达,康小平. 红外与激光工程. 2007(01)
[4]高能激光光束质量的评价方法[J]. 王云萍,黄建余,乔广林. 光电子·激光. 2001(10)
[5]激光光束质量的评价与应用分析[J]. 吴晗平. 光学精密工程. 2000(02)
[6]用于自适应光学系统的激光引导星[J]. 熊耀恒,熊耀恒. 天文学进展. 2000(01)
博士论文
[1]自适应光学系统的多激光导星波前重构算法研究[D]. 何斌.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
本文编号：3560869
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