钠信标上行光束预校正技术研究

发布时间：2020-12-13 03:19

　　自适应光学系统通过波前探测和波前校正,实时补偿大气湍流产生的波前畸变,使地基大口径望远镜获得接近衍射极限的分辨力成像。利用钠信标进行波前探测,成为了天文观测领域克服自然信标天空覆盖率不足的主要手段。然而,钠信标却面临着激光上行传输过程受大气湍流影响进而造成钠信标光斑模糊扩展,以及钠原子吸收饱和效应造成钠信标回光亮度低等问题。本论文根据中国科学院光电技术研究所在丽江高美古1.8m望远镜配置的钠信标发射系统,针对系统产生的钠信标光斑较大和回光数较少的问题,为了提升终端自适应光学系统性能,完成的研究工作如下。首先建立了激光在大气中传输的模型,分析了激光发射望远镜口径,上行路径大气湍流产生的动态像差,发射系统静态像差和激光光束质量M²对激光到达钠层功率密度分布的影响。根据分析的结果得到了优化设计发射望远镜口径的普适方法。根据钠层激光功率密度与激光器耦合效率之间的关系,得到了该发射望远镜产生的钠信标光斑大小和回光数。为后端自适应光学系统的设计奠定了基础。其次,分析了利用预校正消除动态像差对信标光斑的扩展。当仅进行预校正后,钠信标光斑中心峰值功率密度过高带来的饱和效应将造成钠... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 自适应光学的发展
        1.1.2 自适应光学系统基本组成
        1.1.3 大气湍流基本理论
    1.2 钠信标的提出及发展
        1.2.1 人造信标的意义及发展过程
        1.2.2 钠信标产生机理
        1.2.3 钠信标对自适应光学系统性能的限制
    1.3 钠信标预校正系统
        1.3.1 预校正基本理论
        1.3.2 钠信标预校正技术研究现状
    1.4 论文主要内容
第2章 钠信标上行光斑形态分析
    2.1 引言
    2.2 理化所激光器的耦合效率
    2.3 功率密度分布
        2.3.1 影响功率密度分布因素分析
        2.3.2 钠信标发射望远镜口径优化设计
    2.4 光斑大小和回光数计算过程
    2.5 钠信标光斑形态实验验证
        2.5.1 钠信标激光器
        2.5.2 传输光路
        2.5.3 信标发射望远镜
    2.6 自适应光学系统采样频率的优化
    2.7 小结
第3章 钠信标上行光束预校正
    3.1 预校正后钠信标光斑大小及回光数
        3.1.1 预校正后光斑大小和回光数
    3.2 预校正+光束整形后光斑大小及回光数
        3.2.1 预校正+光束整形理论
        3.2.2 预校正+光束整形光斑大小及回光数
    3.3 预校正+光束整形对系统性能的提升
    3.4 预校正阶数对光束整形效果的影响
    3.5 采样频率的优化
    3.6 本章小结
第4章 钠信标发射系统设计
    4.1 钠信标发射系统简介
        4.1.1 钠信标激光器
        4.1.2 激光传输光路
        4.1.3 发射望远镜
    4.2 预校正+光束整形发射系统设计
        4.2.1 预校正+光束整形的基本理论
        4.2.2 出射激光和瑞利回光耦合分光方式设计
        4.2.3 上行路径湍流波前探测
        4.2.4 上行路径湍流波前畸变的预校正
        4.2.5 光束整形器的选择
        4.2.6 变形镜整形调制相位的获取及驱动器排布分析
    4.3 本章小结
第5章 总结和展望
    5.1 本文主要研究内容
    5.2 本论文主要创新点
    5.3 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：2913796