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(cè)繪和成像雷達(dá)等工作于湍流大氣環(huán)境中的光學(xué)系統(tǒng)必然遇到的問題，光學(xué)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(xué)系統(tǒng)入瞳的大氣相干長(zhǎng)度r0決定(λ/r0)。一般情況下，大孔徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的長(zhǎng)曝光像的角分辨率僅相當(dāng)于一個(gè)0.1m孔徑的望遠(yuǎn)鏡的角分辨率。為了彌補(bǔ)這種的缺陷，人們采用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)(AO)，它能實(shí)時(shí)感知由大氣擾動(dòng)、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(xué)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畸交的補(bǔ)償，使現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)軸上分辨率達(dá)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(cuò)”現(xiàn)象阻礙了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)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(xué)系統(tǒng)只能在一個(gè)很小的視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行高清晰度成像，在典型情況下只有微弧度量級(jí)。特別是當(dāng)觀察目標(biāo)稍微偏離光軸時(shí)，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(xué)(DCAO)，它是多層共軛自適應(yīng)光學(xué)(MCAO)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，屬于自適應(yīng)光學(xué)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(duì)大氣成像系統(tǒng)的各光學(xué)傳遞函數(shù)(理想、湍流、傳統(tǒng)AO和DCAO)進(jìn)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(duì)校正性能指標(biāo)(等暈角、相干長(zhǎng)度、閃爍指數(shù)