太阳多层共轭自适应光学系统性能仿真研究.pdf

《太阳多层共轭自适应光学系统性能仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、太阳多层共轭自适应光学系统性能仿真研究宋杰2015年1月中图分类号：UDC分类号：太阳多层共轭自适应光学系统性能仿真研究作者姓名宋杰学院名称光电学院指导教师张晓芳副教授答辩委员会主席赵长明教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheSimulationonPerformanceofSolarMulti-conjugateAdaptiveOpticsSystemCandidateName：JieSongSchoolorDepartment:Scho

2、olofOpto-electronicsFacultyMentor:Prof.XiaofangZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ChangmingZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要自适应光学技术是实现地

3、基太阳高分辨率观测的必备手段。然而，由于大气非等晕的影响，传统自适应光学系统校正视场有限，无法满足太阳观测的大视场需求。多层共轭自适应光学技术（MultiConjugateAdaptiveOptics，简称MCAO）可有效扩大校正视场，研究其在太阳观测领域中的相关理论和方法具有重要的意义。针对该问题，本文开展了太阳多层共轭自适应光学技术的理论及仿真研究，为太阳MCAO系统进一步的优化设计和工程研发提供理论依据。论文首先阐述了大气湍流理论，分析了光在大气湍流中的传播规律以及大气湍流对天文观测图像的影响

4、。其次，论述了多层共轭自适应光学基本理论，给出了多层共轭自适应光学系统理论模型建立方法，并基于此构建了太阳多层共轭自适应光学仿真系统。随后，利用所构建的仿真系统，开展了MCAO系统性能研究。研究了变形镜（DeformableMirror，简称DM）共轭高度对MCAO系统性能的影响，确定了不同DM情况下各个DM的最佳共轭高度，其主要取决于大气湍流的分布；分析了0-60arcsec视场内DM个数对太阳MCAO系统性能的影响，理论上，太阳望远镜(D/r0=28.57)视场为60arcsec时，采用四块DM

5、，系统斯特列尔比（StrehlRatio，简称SR）可达0.57；研究了导星数量对MCAO系统性能的影响，随着望远镜口径和视场的增大，需增加导星数目以实现高层湍流大气的波前传感；并研究了望远镜口径对太阳MCAO系统性能的影响，随着太阳望远镜口径的增大，需增加DM个数以满足其大视场观测的需求。最后，开发了MAOS软件的部分功能并用于太阳MCAO系统性能研究，与理论仿真结果实现了相互验证，同时，初步研究了变形镜致动器数目对系统性能的影响。关键词：太阳观测；多层共轭自适应光学；大气非等晕；星指向波前传感；

6、DM分层校正；系统性能I北京理工大学硕士学位论文AbstractAdaptiveOptics(AO)isanecessarywaytoachievehigh-resolutionobservationofthesunthroughreal-timeimagingcompensation.However,thefieldofview(FOV)ofAOistypicallyonlyafewarcsecondsbecauseoftheatmosphericanisoplanatism.Multi-conj

7、ugateadaptiveoptics(MCAO)whichcanexpandtheFOVeffectivelyhasbeenusedinthefieldofsolarobservation.Inthispaper,thetheoryandsimulationofsolarMCAOwerestudied,whichcanprovideatheoreticalfoundationforfurtheroptimizationofdesignandengineeringresearch.Firstofal

8、l,thispaperstatedthetheoryofatmosphericturbulence,analyzedthepropagationoflightintheatmosphericturbulenceandtheinfluenceofatmosphericturbulenceontheastronomicalobservations.Secondly,theauthordiscussedthetheoryofMCAOandthemodelingmethodo