自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)是目前大口徑地基望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)高分辨率成像不可或缺的裝備。它可以實(shí)時(shí)對(duì)由大氣湍流引起的光學(xué)波前畸變進(jìn)行高精度校正,從而恢復(fù)望遠(yuǎn)鏡的高分辨能力。在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中,高精度的波前探測(cè)是確保其校正性能的核心技術(shù)之一。在傳統(tǒng)天文成像中,通常利用亮度較量的恒星目標(biāo)作為信標(biāo)來(lái)進(jìn)行波前測(cè)量,以引導(dǎo)對(duì)其周圍等暈角范圍內(nèi)的暗弱目標(biāo)進(jìn)行高分辨率成像觀測(cè)。這種對(duì)亮目標(biāo)的依賴,使得傳統(tǒng)系統(tǒng)在進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)只能對(duì)不足1%的天空區(qū)域進(jìn)行自適應(yīng)觀測(cè)。為此,Foy和Labeyrie于1985年提出了激光導(dǎo)星的概念。即利用激光在待觀測(cè)目標(biāo)附件的大氣層中形成一個(gè)人造的信標(biāo)進(jìn)行湍流畸變的測(cè)量,從而擺脫對(duì)天然亮目標(biāo)的嚴(yán)重依賴。目前,主要有兩種類型的激光導(dǎo)星技術(shù):一、通過(guò)瑞利層（10km²0km）大氣分子的后向散射產(chǎn)生的叫做瑞利激光導(dǎo)星;二、利用激光來(lái)激發(fā)鈉原子層（90km）發(fā)光而產(chǎn)生的叫做鈉激光導(dǎo)星。由于激光導(dǎo)星是人造信標(biāo),與傳統(tǒng)無(wú)窮遠(yuǎn)的自然導(dǎo)星存在很大差異。目前激光導(dǎo)星還存在波前探測(cè)精度低和GLAO波前重構(gòu)精度低的問(wèn)題。激光導(dǎo)星波前探測(cè)精度低主要是因?yàn)榧す鈱?dǎo)星具有一定的延長(zhǎng),并且在探測(cè)時(shí)哈特... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：138 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

自適應(yīng)光學(xué)原理圖

激光導(dǎo)星高精度波前探測(cè)與重構(gòu)方法研究2圖1.2 天王星圖像.左側(cè)：校正前.右側(cè)：校正后Figure1.2 Image of Uranus. Left: uncorrected. Right: corrected從上圖可以明顯地看出在自適應(yīng)校正前圖像非常模糊，經(jīng)過(guò)自適應(yīng)校正后的天王星圖像非常清晰，并且能夠明顯地看到天王星的行星環(huán)。這充分證明了通過(guò)自適應(yīng)校正后大口徑的地基望遠(yuǎn)鏡對(duì)天文目標(biāo)成像的分辨率有極大地提高。1.1.2 激光導(dǎo)星在自適應(yīng)光學(xué)中的作用所有的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)都需要先對(duì)大氣湍流進(jìn)行測(cè)量，再驅(qū)動(dòng)波前校正器。早期的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)往往使用待觀測(cè)目標(biāo)自身或是被觀測(cè)目標(biāo)等暈區(qū)內(nèi)的其它亮星作為探測(cè)信標(biāo)。能作為探測(cè)信標(biāo)的目標(biāo)必須滿足幾個(gè)條件：信標(biāo)需要足夠亮來(lái)提供探測(cè)信號(hào)；信標(biāo)需要足夠��；并且信標(biāo)要在被觀測(cè)目標(biāo)的等暈區(qū)內(nèi)。但是，在天文觀測(cè)中滿足探測(cè)條件的信標(biāo)非常少，在紅外波段滿足條件的信標(biāo)的天空覆蓋率不足 1%，在可見(jiàn)光波段的天空覆蓋率就更低了；另一方面，目前天文觀測(cè)中感興趣的大部分是一些較暗的擴(kuò)展的目標(biāo)，例如：氣態(tài)云，原行星盤，星團(tuán)和星云，這樣的被觀測(cè)目標(biāo)周圍并沒(méi)有滿足探測(cè)條件的信標(biāo)[9-13]。為了使自適應(yīng)光學(xué)能夠?qū)Υ蟛糠值奶煳哪繕?biāo)使用

圖1.4 KECKⅡ望遠(yuǎn)鏡激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組成部分e1.4 Laser guide star adaptive optics system components on KEC顯示了激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組成部分[14-21]。激光導(dǎo)自然導(dǎo)星一起來(lái)使用，因?yàn)榧す鈱?dǎo)星通過(guò)了上行和下行夠探測(cè)大氣的傾斜信息，這就必須使用自然星來(lái)探測(cè)傾斜星的錐形效應(yīng)的影響導(dǎo)致其對(duì)低階畸變探測(cè)誤差較大，通離焦等低階畸變。望遠(yuǎn)鏡接收的光波被分為了三個(gè)部分：、自然導(dǎo)星的光波前和激光導(dǎo)星的光波前。自然導(dǎo)星發(fā)出測(cè)（LBWFS）和傾斜探測(cè)支路（STRAP），來(lái)提供傾斜信階的信息；激光導(dǎo)星的光波前進(jìn)入了高階畸變探測(cè)光路，信息，同時(shí)激光導(dǎo)星的光波前也需要提供激光發(fā)射系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的多激光導(dǎo)星波前重構(gòu)算法研究[D]. 何斌.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016



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