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激光在湍流较强传输距离较短或者湍流较弱但传输距离较长的条件下传输时,将产生强闪烁效应。在自适应光学系统校正过程中,强闪烁效应条件畸变光场会出现相位不连续性问题,从而使自适应光学系统的校正能力受到限制。理论上对相位不连续点的研究已经有很多,利用较低精度的波前传感器并不能实现相位不连续点的探测,因此,有必要利用30×30的Hartmann—Shack波前传感器对相位不连续性问题作深入的实验研究。
本文首先利用30×30的Hartmann-Shack波前传感器,在传输距离为1km条件下对相位不连续点进行了实验探测,并且探测结果与数值模拟结果作了对比分析。然后利用激光大气传输四维仿真程序对相位不连续点数密度的影响因素(如发射口径和网格精度)进行了数值分析。另外,对弱湍流条件下高斯光束大气闪烁空间分布作了初步的实验研究。取得的主要成果和创新如下:
1.进行了传输距离为1km条件下相位不连续点的探测实验,实验中探测到了相位不连续点。利用激光大气传输四维程序对与实验条件一致的传输情况作了数值模拟,并对数值模拟结果与实验结果进行了对比分析,比较结果表明二者基本一致。进一步对产生差异的因素作了深入分析。
2.利用激光大气传输四维程序对影响相位不连续点数目的因素作了数值分析,分析表明,发射口径和网格精度将会对相位不连续点数密度产生一定的影响。发射口径不同出现相位不连续点的几率不同;网格精度不同探测相位不连续点的数目也不同。
3.弱湍流条件下,高斯光束大气闪烁空间分布符合Rytov理论;在不同传输距离进行了高斯光束大气闪烁的空间分布实验,实验结果表明,高斯光束准直传输条件下的大气闪烁空间分布实验值与理论值比较吻合。