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自适应光学系统测试中大气湍流的时域模拟卫沛锋跣涝茫中穸ǎ耪耦欤磊,猰簑甤中国光学泄蒲г撼ご汗庋Ь芑涤胛锢硌芯克A殖ご幸,第淼期年文章编号摘要:建立了大气湍流模拟的时域模型,用于在自适应光学系统的测试中模拟大气湍流的时域变化。讨论了时域模型下随机相位屏平滑帧数和刷新频率与平均风速的关系。结果表明:对表征随机波前的随机相位屏进行时域平滑可使随机波前的变化更符合大气湍流对入射波前连续平滑渐变的影响;随机相位屏的平滑帧数仅与系统径和大气相干长度相关,而与风速无关;随机相位屏的刷新频率与平均风速成正比,平滑后的刷新频率还与平滑帧数成正比。最后,构造了一套大气湍流模拟装置,应用功率谱分析法对时域模型的有效性进行了验证。关键词:自适应光学;大气湍流;液晶空间光调制器;嘞钍中图分类号:;.文献标识码:收稿日期:恍薅┤掌冢—基金项目:,獃,琙—珼,,:甌,.甌琣..疌—。
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大气湍流模拟的时域模型引咖,一∑·盈,,中国光学言的随机波前畸变,因此该技术在天文观测、激光通有助于自适应光学系统的设计和性能评估。室外的真实大气湍流无法控制,自适应光学系统的实验成本相对较高,同时实验时间有限。因此,在实验室内方便、准确、可控地实现大气湍流的模拟,传统的大气湍流模拟多利用空气或者水形成温度梯度场来产生湍流,此类方法产生的湍流重复性较差、空间频率相对较低,无法实现对大气湍流的定量可重复模拟。目前大气湍流引起的随机波前多通过在液晶空间光调制器猄湍流的功率谱密度函数反演得到随机相位屏№引;另一类是空间域的直接模拟,利用正交完备的基,但这两类方法产生的随机相位屏都是大气湍流引起的随机波前在空间域上分布的模拟。空域模型产生变化,而真实大气湍流引起的随机波前随时间连拟。捎貌逯捣ā钥沼蚰P偷慕果进行平滑,以模拟大气湍流在时域上的连续平滑渐变,但未讨论时域模型与对应的大气条件绶缢之间的关系和平滑帧数的选择等非常探讨了随机相位屏平滑帧数的选择和刷新频率与一套大气湍流模拟装置,对提出的时域模型进行了验证。受大气湍流的影响,到达观测系统的入射波的变化不影响目标分辨率,因此一般只考虑入射波前的相位变化。液晶空间光调制器通过改变液晶像素上的驱动电压来改变液晶材料的折射率,从而改变人射光光程,实现对入射波前的相位调制。通过产生符合满足湍流理论的随机相位屏来模拟大气湍流对入射波前的影响。计算机将灰度图像形式的随机相位屏加载到—希琇猄的驱动电路将灰度图像转化为对应的驱动电压来实现相位调制。相位调制后的波前相对入射波前产生如加载的随机相位屏所示大气湍流模拟的空域模型自适应光学技术能够实时校正大气湍流引起讯等领域得到了广泛的应用¨引。大气湍流模拟对于自适应光学系统的测试显得很有必要。满足牧骼砺鄣乃婊辔黄晾茨拟T贚喜婊辔黄恋姆椒ㄖ要分为两类:一类是频率域间接模拟法,通过大气函数多项式来产生随机相位屏归‘的随机波前则是满足牧骼砺鄣乃婊续平滑渐变。因此,需要考虑大气湍流的时域模重要的问题。本文主要分析了大气湍流模拟的时域模型,平均风速之间的关系。同时,在实验室内构建了大气湍流模拟原理前的幅度和相位均发生了变化,但入射波前幅度的相位变化。相应的原理如图尽由于嘞钍降牡徒啄J接氲徒紫癫相对应,物理概念清晰,故采用嘞钍椒作为大气湍流模拟的空域模型。受大气湍流影响进入光学系