基于扩展信标的数值仿真研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 林辉轮 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-13 |
| 授予单位 | 中国科学院光电技术研究所 |
| 授予地点 | 光电技术研究所 |
| 导师 | 姜文汉 |
| 关键词 | 自适应光学 扩展信标 非等晕误差 数值模拟 |
| 其他题名 | numerical simulation of adaptive optics with extended beacons |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 自适应光学作为一种克服大气湍流效应对光学系统性能影响的有效手段，在许多领域已经得到了成功应用，但这需要一个“点源”作为信标。然而在实际应用中，真正的点源很难获得，常常容易得到的是扩展信标。许多研究都表明，扩 展信标的非等晕性会降低自适应光学系统的性能，因而扩展信标成为自适应光学领域关注的一个非常重要的问题。本文旨在建立一个扩展信标聚焦光束大气传输自适应光学校正的数值仿真实验平台，并在此基础上开展扩展信标非等晕性对聚焦光束大气传输校正效果影响的定量研究。 论文首先从扩展信标激光传输式自适应光学系统的工作原理出发，研究了扩展信标自适应光学校正所涉及的相关物理基础，包括扩展信标源、大气湍流效应对激光传输的影响和自适应光学相位校正。进而提出了仿真平台的三大构件，即：扩展信标源模拟、激光大气传输模拟、波前探测模拟，并对三大模块的数值仿真方法分别进行了深入的研究。 在扩展信标源模拟方面，针对扩展信标的特点和自适应光学对信标的要求从扩展信标本质的本质出发，把整个信标看作由点构成，采用逐点方式来模拟。 在激光大气传输模拟方面，研究了激光大气传输方程，根据方程解的形式,采用多相屏模型来模拟激光大气传输，将激光大气传输分为真空衍射与大气畸变两部分。对于真空衍射，详细讨论了衍射积分法、傅立叶光学法、有限差分法和 离散傅立叶法。在综合上述方法的计算精度、计算量及实现难易程度的基础上,选用快速傅立叶法模拟激光真空传输。对于大气畸变作用，关键在于模拟大气相屏，为此详细讨论了FFT 谱反演法、Zernike 多项式法和分形相屏法三种大气相 屏的数值模拟方法。结果表明，分形相屏法精度高，计算量小。因此，本文在仿真平台中采用离散傅立叶法和分形相屏法模拟激光大气传输。 在波前探测模拟方面，对比研究了横向剪切干涉法、曲率传感器法和Hartmann 传感器法的基本原理及其波前复原的特点，根据大气湍流效应时间、空间特性及仿真平台对波前探测精度的要求，选择Hartmann 作为仿真平台中的波前探测方法。在哈特曼的模拟中，提出了一种新的数值模拟方法，有效地减小计算误差，降低了计算量。 在上述工作的基础上，建立了仿真平台。随后对扩展信标条件下，聚焦光束大气传输校正的相关问题进行了仿真研究，主要包括扩展信标的非等晕误差及信标扩展对激光大气传输校正效果的影响两部分。通过对扩展信标非等晕误差的仿真，验证了前人的研究成果，获得了非等晕误差的定量关系；在信标扩展对激光大气传输校正的影响方面，开展了不同场景条件下扩展信标对激光传输自适应光学校正效果影响的研究。 本文围绕扩展信标聚焦光束大气传输自适应光学校正问题进行了深入的研究，建立了从信标源到校正效果分析的数值仿真平台，开展了扩展信标条件下聚焦光束大气传输自适应光学校正相关问题的数值仿真研究，获得了部分定量结果，为相关研究工作奠定了良好的基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-11-19 |
| 页码 | 128 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/229]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林辉轮. 基于扩展信标的数值仿真研究[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：光电技术研究所
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