湍流大气的相位屏模拟.pdf

纪念马祖光院士全国光电子与光电信息技术学术研讨会论文集·哈尔滨2006 湍流大气的相位屏模拟 张晓芳，俞信，阎吉祥 (北京理工大学光电工程系，北京100081) 摘要：在多层共轭自适应光学中，采用相位屏模拟湍流的大气，用以研究湍流大气的最佳分层，确定层边界位置。文中提 出了湍流大气的实验室相位屏模拟原理及相位屏个数与边界确定的仿真算法。仿真结果表明。可使用较少的相位屏模拟多层 大气湍流，从而使系统结构简化。 关键词；大气湍流；相位屏；分层；层边界 of TurbulencewithPhaseScreens TheSimulation StmosphericLayers ZHANG Xin,YAN Ji-xiang Xiao-fang，YU Institute (DepartmentofPhoto-electronicEngineeringofBeijingofTechnology,Beijing100081，china) safeensarcusedtosimulate turbulenceto the Abstract：In atmospheric layersstudy multiconjugateAdaptiveOptics，thephase andthedeterminationof this basesand are mrbulenc．delamination boundaryposition．Inpaper,thetheory algorithms optimal layer that turbulencecanbe intoseveralandbemodeledafew theemulationalresultsshowthe by present．And atmospheric split layers screelkq．， phase boundary Keywords：atmosphericturbulence，phase∞舢，turbulencedelamination，layer 在多层共轭自适应光学(MCAO)中，其基本c：是描述大气湍流强弱的物理量，它是高度的函 问题是估算不同高度湍流大气引起的波前畸变，并 数。 将在垂直方向连续分布的湍流分割为若干层，在这 些层的共轭位置处用变形镜对其进行补偿。为研究 湍流的最佳分层，确定层边界位置，采用相位屏来 模拟湍流大气，每一层用一个适当的相位屏近似， 来进行湍流大气的实验室仿真模拟，同时探索减小 分层数，简化系统结构，使MCAO尽快趋于实用。 l大气湍流概述 大气湍流是一种快速的不规则运动，运动中的 大气高度，咖 物理量是时间和空间的随机变量，需要用统计规律 图l合肥地区大气折射率结构常数垂直剖面 来描述。为此，柯尔莫哥洛夫(Kolomogorov)引 由于观测手段与代价的限制，对离地面数百米 入结构函数【ll的概念来描述湍流大气I-此后，塔塔