一种激光导引星自适应光学系统中激光上行到达角起伏测量方法的研究

发布时间：2021-11-14 16:50

　　激光导引星波前倾斜测量问题是限制自适应光学技术在天文领域广泛应用的关键问题之一。测量并改正激光上行到达角起伏是解决这一问题的有效方法。提出一种基于统计平均算法而不依赖自然导引星和辅助望远镜的测量方法,可以有效地测量出激光上行到达角起伏。利用具有子孔径阵列的哈特曼波前传感器对激光信标进行探测,选择部分子孔径进行倾斜量的统计平均以获得激光上行到达角起伏。仿真了统计平均算法的误差随子孔径数量的变化关系。结果表明,最小算法误差相对于望远镜全口径倾斜误差的下降比例与大气相干长度无关,而与望远镜口径有关。望远镜口径越大,算法误差相对于全口径倾斜误差下降越多。当望远镜口径为10 m时,最小算法误差下降为望远镜全口径倾斜误差的33%。 

【文章来源】：天文研究与技术. 2019,16(04)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

激光导引星受激光上行大气湍流的影响Fig.1Laserguidestarisaffectedbylaser导引星的alarAlto从侧面

4期黄凯等:一种激光导引星自适应光学系统中激光上行到达角起伏测量方法的研究任意子孔径i探测到的波前倾斜量θi都是由激光上行抖动量θup和下行子孔径倾斜量θdown，i之和构成，即θi=θup+θdown，i．(1)若随机选取N个子孔径(图3中红色标记子孔径)，对这N个子孔径探测到的波前倾斜量进行统计平均:∑Ni=1θi/N=∑Ni=1θup+θdown，i()/N．(2)对于每一个子孔径，虽然下行光路经历的湍流不同，即θdown，i不同，但是由于激光上行引起的抖动θup是相同的，所以(2)式可以改写为∑Ni=1θi/N=θup+∑Ni=1θdown，i/N，(3)或:θup=∑Ni=1θi/N－∑Ni=1θdown，i/N．(4)图3激光导引星子孔径测量方法Fig.3Laserguidestartip-tiltmeasurementmethodbasedsub-aperture其中，θi由子孔径测量得到;θdown，i未知。假设选取的N个子孔径的下行光路波前倾斜θdown，i是相互独立的随机变量，那么其统计平均值limN→!∑Ni=1θdown，i(/N)=0。即此N个子孔径探测到的波前倾斜统计平均值∑Ni=1θi/N等于激光上行抖动量θup。实际情况下，(1)选取的子孔径数量不会趋近无穷大;(2)子孔径之间的波前倾斜θdown，i具有一定的相关性，这导致以∑Ni=1θi/N确定激光上行抖动量θup引入算法误差［16］:σ2=〈∑Ni=1θdown，i(/N)2〉=〈σ2d〉1N+2N2∑N－1i=1∑N

【参考文献】：
期刊论文
[1]激光收发望远镜的几何布局对光束到达角起伏相关性的影响[J]. 黄凯,周钰,李荣旺,翟东升,熊耀恒.  光学学报. 2015(07)
[2]应用自适应光学望远镜所取得的天文观测成果[J]. 熊耀恒,白金明.  云南天文台台刊. 2000(02)
[3]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)
[4]人造导引星自适应光学的倾斜决定问题[J]. 范承玉,宋正方.  天体物理学报. 1997(01)



本文编号：3494998