激光鈉信標(biāo)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著自適應(yīng)光學(xué)的發(fā)展，當(dāng)觀察目標(biāo)附近沒(méi)有足夠亮度的自然信標(biāo)存在的時(shí)候，以激發(fā)中間層鈉原子來(lái)提供系統(tǒng)所需的人造波前參考的方法已經(jīng)成為主流。其基本原理是利用與鈉D2線共振的激光與中間層鈉相互作用，將基態(tài)原子抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子放射衰減形成發(fā)光的信標(biāo)來(lái)替代自然星。本文首先細(xì)致考慮長(zhǎng)脈沖圓偏振光與鈉原子的相互作用，用24能級(jí)布洛赫方程求解入射激光與中間層后射光子數(shù)的函數(shù)關(guān)系。用傳輸程序?qū)⒌孛婕す饨?jīng)過(guò)大氣湍流傳輸?shù)街虚g層，通過(guò)相互作用方程和向

2、下傳輸?shù)慕馕瞿Ｐ蛯?shí)現(xiàn)對(duì)望遠(yuǎn)鏡上的返回光子數(shù)的數(shù)值模擬。本文主要工作如下:
　　1.借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，建立一種利用中間層鈉信標(biāo)得到望遠(yuǎn)鏡上返回光子數(shù)的數(shù)值方法。我們用波動(dòng)光學(xué)多相屏大氣傳輸程序得到中間層的瞬時(shí)光斑（具有空間分布），利用激光與鈉原子的相互作用得出在中間層的后射光子數(shù)分布，利用一個(gè)解析的方式處理向下傳輸?shù)玫酵h(yuǎn)鏡上的返回光子數(shù)。
　　2.通過(guò)求解圓偏振情形的24能級(jí)布洛赫方程證明對(duì)于長(zhǎng)脈沖圓偏振激光與中間層鈉原子的相互

3、作用，在長(zhǎng)脈沖的作用時(shí)間內(nèi)激發(fā)態(tài)原子通過(guò)轉(zhuǎn)移最終只在3S1/2(2，2)到3P3/2(3，3)之間進(jìn)行抽運(yùn)并且激發(fā)態(tài)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。進(jìn)一步對(duì)比研究3S1/2(2，2)和3P3/2(3，3)能級(jí)的2能級(jí)模型，我們發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)后的結(jié)果上，兩種方法近乎一致。
　　3.通過(guò)求解長(zhǎng)脈沖線偏振情形的24能級(jí)布洛赫方程，發(fā)現(xiàn)與圓偏振不同，長(zhǎng)脈沖線偏振用合并的三能級(jí)模型才可以較好的符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們對(duì)長(zhǎng)脈沖圓偏振和線偏振光在中間層鈉的吸收截面以及平均發(fā)射