湍流大氣中雙層共軛系統(tǒng)激光成像研究.pdf

1、大氣成像是諸如宇航衛(wèi)星，航空測繪和成像雷達等工作于湍流大氣環(huán)境中的光學系統(tǒng)必然遇到的問題，光學系統(tǒng)的角分辨率一般是由其入瞳衍射極限所限制(λ/D),然而，大氣成像系統(tǒng)的角分辨率主要由通常小于光學系統(tǒng)入瞳的大氣相干長度r0決定(λ/r0)。一般情況下，大孔徑望遠鏡系統(tǒng)的長曝光像的角分辨率僅相當于一個0.1m孔徑的望遠鏡的角分辨率。為了彌補這種的缺陷，人們采用自適應(yīng)光學技術(shù)(AO)，它能實時感知由大氣擾動、環(huán)境溫度起伏等因素造成的波面畸變，

2、并通過調(diào)整光學系統(tǒng)而實現(xiàn)實時畸交的補償，使現(xiàn)代大型望遠鏡系統(tǒng)軸上分辨率達到近衍射極限。然而，光束在湍流大氣傳播中存在的“波前位錯”現(xiàn)象阻礙了自適應(yīng)光學系統(tǒng)對畸變波波前位相的精確重建，加上大氣非等暈的影響，使一般自適應(yīng)光學系統(tǒng)只能在一個很小的視場內(nèi)進行高清晰度成像，在典型情況下只有微弧度量級。特別是當觀察目標稍微偏離光軸時，分辨率便明顯下降，這就大大限制了AO系統(tǒng)推廣應(yīng)用。 為了能在大范圍獲得更清晰的像，本文采用一種新的校正方法-

3、雙層共軛自適應(yīng)光學(DCAO)，它是多層共軛自適應(yīng)光學(MCAO)的簡單系統(tǒng)，屬于自適應(yīng)光學范疇。MCAO的基本思想是將大氣湍流分成若干層，在每層的共軛位置上設(shè)置1塊變形鏡(DM)以校正該層大氣引起的波形畸變。 對大氣成像系統(tǒng)的各光學傳遞函數(shù)(理想、湍流、傳統(tǒng)AO和DCAO)進行分析并成像仿真，得出DCAO系統(tǒng)的成像比傳統(tǒng)AO清晰很多，分辨力幾乎接近衍射極限水平，是傳統(tǒng)AO的好幾倍。通過對校正性能指標(等暈角、相干長度、閃爍指數(shù)