室内大气湍流模拟系统的研究
[Abstract]:When the telescope is used to observe celestial bodies on the surface of the earth, the atmospheric turbulence causes random disturbances in the light wave transmission medium, which results in the blurred images of the celestial bodies observed by the astronomical telescope. The emergence of adaptive optics has greatly improved the shortcomings of ground-based telescope imaging. The simulation of atmospheric turbulence is an indispensable part of the development of adaptive optics, so the simulation of atmospheric turbulence has important theoretical and practical significance. Numerical simulation of atmospheric turbulence has many advantages, such as controllability, repeatability, low cost and so on. In this paper, Zernike polynomial method and power spectrum inversion method are used in detail. Based on this, a power spectrum inversion method is proposed to simulate the atmospheric turbulence phase screen. In this paper, the Kolmogorov power spectrum is used for numerical simulation, and the results are in good agreement with the theoretical values at low and high frequency, which fully proves the validity of the power spectrum inversion algorithm for atmospheric turbulence under non-uniform sampling. Although the phase screen obtained by the power spectrum inversion algorithm for atmospheric turbulence under non-uniform sampling has high quality, the fast Fourier transform (FFT) can not be used in the non-uniform sampling method, which results in the extremely slow generation speed of the phase screen. To solve this problem, GPU technique and NUFFT algorithm are proposed to accelerate the simulation of turbulent phase screen. The simulation results show that the GPU technique and the NUFFT algorithm have a high acceleration effect on the turbulent phase screen simulation and save a lot of time for the numerical simulation of the turbulent phase screen. After the generation of turbulent phase screen data, it is also necessary to solve the problem of how to construct a light wave transmission link to realize the modulation of the beam. In order to solve this problem, a pure phase liquid crystal spatial light modulator (LC_SLM) is used as the turbulence simulation device in this paper. The turbulent phase screen is loaded into the liquid crystal spatial light modulator as the control signal, and the atmospheric transmission link is established, which provides the condition for the indoor test of the adaptive optical system. Based on this, the generation module of turbulent phase screen is integrated with the signal loading module, and the display module is added to realize the development of atmospheric turbulence numerical simulation control platform. The simulation algorithm and control interface are optimized and applied to make the control platform work efficiently and stably.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O357.5
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本文编号:2372074
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