[發(fā)明專利]大氣相干長度的穩(wěn)定測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210264328.5
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102778300A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宣麗;胡立發(fā);穆全全;曹召良;彭增輝;楊程亮;陳浩;劉永剛;姚麗雙;李大禹;夏明亮;魯興海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自適應光學領(lǐng)域，涉及大氣通道的自適應校正效果的評價參數(shù)，具體地說是大氣湍流強度參數(shù)即大氣相干長度的穩(wěn)定測量方法。

背景技術(shù)

地球表面垂直方向上有10~20公里的大氣層，由于溫度的不均勻變化使得空氣局部密度不同，即而導致大氣折射率不均勻，從而形成大氣湍流對光波前的動態(tài)擾動現(xiàn)象。利用天文望遠鏡對空間目標觀測成像時，天文望遠鏡接收到的目標光波受到大氣湍流的動態(tài)擾動而產(chǎn)生不同程度的波前畸變，嚴重影響成像質(zhì)量。因此，自適應波前校正系統(tǒng)成為米級以上口徑望遠鏡的必要設(shè)施。為了評價自適應波前校正系統(tǒng)應對大氣湍流的能力，大氣湍流強度的測量一直是自適應光學領(lǐng)域的重要課題。

大氣相干長度r₀的數(shù)值能夠表達光束在大氣湍流中傳輸?shù)目臻g相干性及大氣湍流動態(tài)擾動的綜合強度。大氣相干長度r₀的值越小，表征大氣湍流的動態(tài)擾動越劇烈，取值范圍一般在幾個厘米至幾十厘米之間。r₀值的定義為：光學波面在大氣相干長度r₀為直徑的圓域或者說是子孔徑內(nèi)位相起伏的均方根值RMS是1rad。當光學波面的直徑超過大氣相干長度r₀值的尺度時，光學波面的畸變量將降低光學接收系統(tǒng)的成像分辨率。

通常采用兩種方法測量大氣相干長度r₀：一種是通過測量大氣湍流折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)進而求出大氣相干長度r₀，需要經(jīng)過長期觀測才能得到折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的統(tǒng)計規(guī)律；另一種是通過測量畸變波前的位相信息求出大氣相干長度r₀，就是所謂的差分星點像運動法(DIMM)，已被廣泛采用。

差分星點像運動法(DIMM)由Stock和Keller于1960年提出，其測量原理為：在天文望遠鏡的入瞳位置處放置一塊擋板，擋板上開具有兩個子孔徑，兩個子孔徑之間的距離遠大于子孔徑直徑。來自大氣通道另一端的點目標光束經(jīng)過兩個子孔徑到達觀測CCD相機后會分為兩個獨立的星點像。在一定時間內(nèi)，通過實時記錄由大氣湍流動態(tài)擾動導致的兩個像點之間相對距離的變化，就能夠計算出大氣相干長度r₀的值。F.Roddie在Fried理論研究的基礎(chǔ)上，推導出計算大氣相干長度r₀的基本公式【F.Roddier，The?effects?of?atmospheric?turbulence?in?optical?astronomy，[J].Prog.Optics,1981,19:281~376】：

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