自適應光學系統(tǒng)通過波前探測和波前校正,實時補償大氣湍流產(chǎn)生的波前畸變,使地基大口徑望遠鏡獲得接近衍射極限的分辨力成像。利用鈉信標進行波前探測,成為了天文觀測領域克服自然信標天空覆蓋率不足的主要手段。然而,鈉信標卻面臨著激光上行傳輸過程受大氣湍流影響進而造成鈉信標光斑模糊擴展,以及鈉原子吸收飽和效應造成鈉信標回光亮度低等問題。本論文根據(jù)中國科學院光電技術研究所在麗江高美古1.8m望遠鏡配置的鈉信標發(fā)射系統(tǒng),針對系統(tǒng)產(chǎn)生的鈉信標光斑較大和回光數(shù)較少的問題,為了提升終端自適應光學系統(tǒng)性能,完成的研究工作如下。首先建立了激光在大氣中傳輸?shù)哪Ｐ?分析了激光發(fā)射望遠鏡口徑,上行路徑大氣湍流產(chǎn)生的動態(tài)像差,發(fā)射系統(tǒng)靜態(tài)像差和激光光束質(zhì)量M²對激光到達鈉層功率密度分布的影響。根據(jù)分析的結果得到了優(yōu)化設計發(fā)射望遠鏡口徑的普適方法。根據(jù)鈉層激光功率密度與激光器耦合效率之間的關系,得到了該發(fā)射望遠鏡產(chǎn)生的鈉信標光斑大小和回光數(shù)。為后端自適應光學系統(tǒng)的設計奠定了基礎。其次,分析了利用預校正消除動態(tài)像差對信標光斑的擴展。當僅進行預校正后,鈉信標光斑中心峰值功率密度過高帶來的飽和效應將造成鈉... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 自適應光學的發(fā)展
        1.1.2 自適應光學系統(tǒng)基本組成
        1.1.3 大氣湍流基本理論
    1.2 鈉信標的提出及發(fā)展
        1.2.1 人造信標的意義及發(fā)展過程
        1.2.2 鈉信標產(chǎn)生機理
        1.2.3 鈉信標對自適應光學系統(tǒng)性能的限制
    1.3 鈉信標預校正系統(tǒng)
        1.3.1 預校正基本理論
        1.3.2 鈉信標預校正技術研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內(nèi)容
第2章 鈉信標上行光斑形態(tài)分析
    2.1 引言
    2.2 理化所激光器的耦合效率
    2.3 功率密度分布
        2.3.1 影響功率密度分布因素分析
        2.3.2 鈉信標發(fā)射望遠鏡口徑優(yōu)化設計
    2.4 光斑大小和回光數(shù)計算過程
    2.5 鈉信標光斑形態(tài)實驗驗證
        2.5.1 鈉信標激光器
        2.5.2 傳輸光路
        2.5.3 信標發(fā)射望遠鏡
    2.6 自適應光學系統(tǒng)采樣頻率的優(yōu)化
    2.7 小結
第3章 鈉信標上行光束預校正
    3.1 預校正后鈉信標光斑大小及回光數(shù)
        3.1.1 預校正后光斑大小和回光數(shù)
    3.2 預校正+光束整形后光斑大小及回光數(shù)
        3.2.1 預校正+光束整形理論
        3.2.2 預校正+光束整形光斑大小及回光數(shù)
    3.3 預校正+光束整形對系統(tǒng)性能的提升
    3.4 預校正階數(shù)對光束整形效果的影響
    3.5 采樣頻率的優(yōu)化
    3.6 本章小結
第4章 鈉信標發(fā)射系統(tǒng)設計
    4.1 鈉信標發(fā)射系統(tǒng)簡介
        4.1.1 鈉信標激光器
        4.1.2 激光傳輸光路
        4.1.3 發(fā)射望遠鏡
    4.2 預校正+光束整形發(fā)射系統(tǒng)設計
        4.2.1 預校正+光束整形的基本理論
        4.2.2 出射激光和瑞利回光耦合分光方式設計
        4.2.3 上行路徑湍流波前探測
        4.2.4 上行路徑湍流波前畸變的預校正
        4.2.5 光束整形器的選擇
        4.2.6 變形鏡整形調(diào)制相位的獲取及驅動器排布分析
    4.3 本章小結
第5章 總結和展望
    5.1 本文主要研究內(nèi)容
    5.2 本論文主要創(chuàng)新點
    5.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：2913796