提高钠导星效率方法研究
发布时间：2021-01-07 16:01
钠激光导星是现代地基大口径自适应光学望远镜的关键技术之一,可以有效克服因自然导星数量不足导致的天空覆盖率低等问题。为了保证质心提取和波前重构的精度,自适应光学系统波前探测器要求导星达到一定的亮度,同时有较小的角宽度。而实际应用中由于激光功率低、激光模式与钠原子谱线耦合效率低、光束质量差及激光传输过程光学畸变等多种因素的作用,往往难以获得理想的钠导星光斑。基于这些问题和工程应用的需要,本论文开展了对钠导星发射系统进行优化以提高导星效率的方法研究,主要完成了以下的工作。首先简要介绍了自适应光学技术和两种激光导星技术的基本原理及其应用情况,总结了国内外在提高钠激光导星效率方面的研究工作。然后从钠原子物理特性及其与激光相互作用等角度,分析与总结了影响钠原子D2谱线跃迁及辐射的各种因素。紧接着从激光光束传输的角度,探讨了影响该过程的三个主要因素:光束质量、光学系统畸变和大气湍流。本文选取四个具体方面开展了提高钠导星效率优化研究,分别为光学泵浦优化、光学再泵浦优化、激光扩束传输光路畸变校正,以及提出一种基于瑞利后向散射的上行链路部分大气湍流校正方法。搭建了一套钠激光导星发射和...
【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】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型自适应光学成像系统原理图
图 1.2 瑞利导星和钠导星Figure 1.2 Rayleigh LGS and Sodium LGS星技术利用脉冲激光器，经过相匹配的望远镜准直随高度指数下降，通常会选择聚焦在 20km生较强的后向瑞利散射光，并有一部分返回，对一定高度和厚度范围内的瑞利散射光进波前信息并进行相应的闭环校正，进而获得 表示了瑞利激光导星的基本原理和时序关系导星波前探测能力和精度主要有以下几个因：根据瑞利散射的特性，在一定范围内，激
提高钠导星效率方法研究度越大。光光束质量和光学系统：优异的光束质量和与之相匹配的光学系统激光聚焦在一个更小的范围内，能量更集中，即在波前探测器上将的瑞利导星。光波长：根据瑞利散射的公式可知，瑞利散射的回波强度与波长的，这意味着同样功率条件下，采用波长越短的激光可以获得越多的气采样高度和厚度：大气分子密度随着高度的增加指数性下降，为瑞利返回光，需要根据实际条件选择适当的高度和厚度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的数值计算与探讨[J]. 刘向远,钱仙妹,张穗萌,崔朝龙. 物理学报. 2015(09)
[2]33 W quasi-continuous-wave narrow-band sodium D2a laser by sum-frequency generation in LBO[J]. 王鹏远,谢仕永,薄勇,王保山,左军卫,王志超,申玉,张丰丰,魏凯,晋凯,徐一汀,许家林,彭钦军,张景园,雷文强,崔大复,张雨东,许祖彦. Chinese Physics B. 2014(09)
[3]基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜研制进展[J]. 林旭东,刘欣悦,王建立,王亮,卫沛锋. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[4]宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的数值模拟[J]. 刘向远,钱仙妹,黄宏华,李玉杰,饶瑞中. 中国激光. 2014(06)
[5]反冲和下抽运效应对大气中间层钠原子激发与辐射的影响[J]. 刘向远,钱仙妹,黄宏华,李玉杰,饶瑞中. 光学学报. 2014(03)
[6]基于干涉仪测量的变形镜面形展平标定研究[J]. 林旭东,刘欣悦,王建立,卫沛锋,王富国. 光子学报. 2012(05)
[7]基于1.2m望远镜自适应光学系统激光信标转盘式机械快门的研究[J]. 周钰,熊耀恒,何少辉. 天文研究与技术. 2011(02)
[8]基于随机并行梯度下降算法的多波长激光相干合成[J]. 王小林,周朴,马阎星,马浩统,许晓军,刘泽金,赵伊君. 物理学报. 2010(08)
[9]全固态Nd:YAG激光器热效应及输出光束波前像差分析[J]. 张翔,苏礼坤,蔡青. 光学学报. 2010(03)
[10]2能级模型处理长脉冲圆偏振光与钠原子相互作用的合理性[J]. 柯磊,李有宽. 强激光与粒子束. 2009(08)
博士论文
[1]钠信标自适应光学系统波前探测问题研究[D]. 晋凯.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]瑞利导星的波前探测光学技术研究[D]. 邵丽娜.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]全固态激光腔内光束净化技术研究[D]. 晏虎.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]自适应光学技术在大气光通信中的应用研究[D]. 武云云.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[5]提高液晶自适应光学系统校正速度的研究[D]. 刘超.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[6]激光光束质量对光束传输聚焦和加工质量的影响[D]. 陈虹.北京工业大学 2006
硕士论文
[1]基于随机并行梯度下降算法的激光束整形技术研究[D]. 刘磊.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[2]光学系统波前畸变对光束远场分布的影响研究[D]. 伍莉萍.哈尔滨工业大学 2012
[3]大气湍流中的激光传输数值模拟及其影响分析[D]. 徐光勇.电子科技大学 2008
本文编号：2962840
【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】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型自适应光学成像系统原理图
图 1.2 瑞利导星和钠导星Figure 1.2 Rayleigh LGS and Sodium LGS星技术利用脉冲激光器，经过相匹配的望远镜准直随高度指数下降，通常会选择聚焦在 20km生较强的后向瑞利散射光，并有一部分返回，对一定高度和厚度范围内的瑞利散射光进波前信息并进行相应的闭环校正，进而获得 表示了瑞利激光导星的基本原理和时序关系导星波前探测能力和精度主要有以下几个因：根据瑞利散射的特性，在一定范围内，激
提高钠导星效率方法研究度越大。光光束质量和光学系统：优异的光束质量和与之相匹配的光学系统激光聚焦在一个更小的范围内，能量更集中，即在波前探测器上将的瑞利导星。光波长：根据瑞利散射的公式可知，瑞利散射的回波强度与波长的，这意味着同样功率条件下，采用波长越短的激光可以获得越多的气采样高度和厚度：大气分子密度随着高度的增加指数性下降，为瑞利返回光，需要根据实际条件选择适当的高度和厚度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的数值计算与探讨[J]. 刘向远,钱仙妹,张穗萌,崔朝龙. 物理学报. 2015(09)
[2]33 W quasi-continuous-wave narrow-band sodium D2a laser by sum-frequency generation in LBO[J]. 王鹏远,谢仕永,薄勇,王保山,左军卫,王志超,申玉,张丰丰,魏凯,晋凯,徐一汀,许家林,彭钦军,张景园,雷文强,崔大复,张雨东,许祖彦. Chinese Physics B. 2014(09)
[3]基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜研制进展[J]. 林旭东,刘欣悦,王建立,王亮,卫沛锋. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[4]宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的数值模拟[J]. 刘向远,钱仙妹,黄宏华,李玉杰,饶瑞中. 中国激光. 2014(06)
[5]反冲和下抽运效应对大气中间层钠原子激发与辐射的影响[J]. 刘向远,钱仙妹,黄宏华,李玉杰,饶瑞中. 光学学报. 2014(03)
[6]基于干涉仪测量的变形镜面形展平标定研究[J]. 林旭东,刘欣悦,王建立,卫沛锋,王富国. 光子学报. 2012(05)
[7]基于1.2m望远镜自适应光学系统激光信标转盘式机械快门的研究[J]. 周钰,熊耀恒,何少辉. 天文研究与技术. 2011(02)
[8]基于随机并行梯度下降算法的多波长激光相干合成[J]. 王小林,周朴,马阎星,马浩统,许晓军,刘泽金,赵伊君. 物理学报. 2010(08)
[9]全固态Nd:YAG激光器热效应及输出光束波前像差分析[J]. 张翔,苏礼坤,蔡青. 光学学报. 2010(03)
[10]2能级模型处理长脉冲圆偏振光与钠原子相互作用的合理性[J]. 柯磊,李有宽. 强激光与粒子束. 2009(08)
博士论文
[1]钠信标自适应光学系统波前探测问题研究[D]. 晋凯.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]瑞利导星的波前探测光学技术研究[D]. 邵丽娜.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]全固态激光腔内光束净化技术研究[D]. 晏虎.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]自适应光学技术在大气光通信中的应用研究[D]. 武云云.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[5]提高液晶自适应光学系统校正速度的研究[D]. 刘超.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[6]激光光束质量对光束传输聚焦和加工质量的影响[D]. 陈虹.北京工业大学 2006
硕士论文
[1]基于随机并行梯度下降算法的激光束整形技术研究[D]. 刘磊.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[2]光学系统波前畸变对光束远场分布的影响研究[D]. 伍莉萍.哈尔滨工业大学 2012
[3]大气湍流中的激光传输数值模拟及其影响分析[D]. 徐光勇.电子科技大学 2008
本文编号：2962840
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