Моделирование анизопланатизма адаптивной оптической системы в турбулентной атмосфере

• Автор: Моради Мохаммад
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1: Анизопланатизм адаптивных оптических систем

1.1. Требования к модели

1.2. Предположения о внешних условиях и общем

характере моделируемой задачи

1.3. Распределение неоднородностей по высоте

1.4. Оценка угла изопланатизма

1.5. Эффективность адаптивной компенсации

в условиях анизопланитизма

1.6. Временные корреляции фазы в искажающей среде

1.7. Распространение световых пучков

1.8. Характеристики изображения точечного объекта

1.9. Выводы к главе
Глава 2: Метод моделирования
2.1. Моделирование распространения светового пучка
в атмосфере
2.1.1. Метод фазовых экранов
2.1.2. Учет дифракции
2.1.3. Приближение геометрической оптики
2.1.4. Моделирование анизопланатизма
2.2. Анализ искажений волнового фронта
2.2.1. Разложение случайных фазовых аберраций по модам Цернике
2.2.2. Датчик волнового фронта
2.2.3. Общие требования к датчикам

2.2.4. Датчик Гартмана
2.3. Фазовая коррекция в условиях анизопланатизма
2.3.1. Моделирование коррекции
2.3.2. Фазово-сопряженная коррекция
2.3.3. Коррекция с весами
2.3.4. Остаточные ошибки
2.3.5. Оценка качества изображения
2.4. Выводы к главе
Глава 3: Численное моделирование адаптивной оптической системы
3.1. Структура и состав модели
3.2. Схема и параметры модели
3.3. Результаты моделирования
3.4. Выводы к главе
* Заключение
Список литературы

Развитие адаптивной оптики на протяжении всей своей истории было стимулировано в первую очередь прикладными задачами. Такие проблемы как увеличение разрешающей способности наземных телескопов- компенсация искажений в интерферометрах, фокусировка лазерного пучка, создание систем внутрирезонаторной коррекции, улучшение работы систем оптической связи -типичные задачи, которые рассматривает адаптивная оптика. Эти общие задачи в свою очередь делятся на более конкретные частные задачи, одной из которых является задача коррекции изображений, полученных при наличии случайнонеоднородной среды между объектом и приемной апертуры оптической системы.
Хорошо изучены особенности искажений и методы их коррекции для систем, в которых угловой размер объекта не превышает размера изопланатической области. В таких системах фазовые искажения. оптических волн, идущих через неоднородную среду от разных точек объекта, можно считать одинаковыми. Но если геометрические размеры объекта превышают размер изопланатической области, то оптические пути, по которым идут волны-от разных точек такого объекта, различны. Следовательно, существенно различны и приобретаемые этими волнами фазовые искажения. Этот эффект называется анизопланатизмом оптической системы. В условиях анизопланатизма существенно затрудняются как регистрация, так и компенсация: искажений, а методы, прекрасно
зарекомендовавшие себя для изопланарных систем, перестают работать [1].
Решать задачу о компенсации искажений в условиях анизопланатизма можно различными способами. Но так как эксперименты в этой области сложны и дорогостоящи, а часто и вообще невыполнимы, то предлагается' использовать методы компьютерного моделирования. Таким образом, задача распадается на две части. Первая часть заключается в моделировании процесса переноса изображения в случайно-неоднородной среде и формировании его в адаптивной оптической системе в условиях анизопланатизма, а вторая часть - собственно разработка
где к -это некоторая характерная средняя высота турбулентности. Берется среднее взвешенное С2п(и) профиля с И 5/3 , в результате для типичных условий получается достаточно большая высота & ~ окт.
Рис. 2.6.
Это явление представляет очень большую проблему для адаптивной оптики, так как оно ограничивает расстояние между опорной звездой и исследуемым объектом. Оказывается, что для большинства объектов нет подходящих (ярких и близких) опорных звезд, поэтому необходимы искусственные лазерные опорные звезды. Как альтернативный метод, для увеличения исправляемого поля зрения можно попытаться применить трехмерное исправление турбулентности (мульти-сопряженную адаптивную оптику, МСАО).
2.2. Анализ искажений волнового фронта
2.2.1. Разложение случайных фазовых аберраций по модам Цернике