基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107525593A(43)申请公布日2017.12.29(21)申请号201710442548.5(22)申请日2017.06.13(71)申请人乐山师范学院地址614000四川省乐山市市中区滨河路778号(72)发明人黄凯肖啸肖志刚曹进李富钢王诚谦邓迟(74)专利代理机构成都众恒智合专利代理事务所(普通合伙)51239代理人罗言刚(51)Int.Cl.G01J9/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法(57)摘要基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法，包括对上行抖动量θup的测量，对上行抖动量θup的测量包括如下步骤：对子孔径阵列中的子孔径进行筛选，筛选标准为:筛选出的任意两个子孔径之间的距离D必须满足如下关系式：(2)对筛选出的N个子孔径；测量其波前倾斜量θi，下标i表示不同的子孔径；则本发明通过对子孔径的预筛选，避免了同时选入具备下行光路波前倾斜相关性的子孔径，有效减小了系统误差，使得测量结果更加精确。CN107525593ACN107525593A权利要求书1/1页1.基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法，包括对上行抖动量θup的测量，其特征在于，对上行抖动量θup的测量包括如下步骤：(1)对子孔径阵列中的子孔径进行筛选，筛选标准为:筛选出的任意两个子孔径之间的距离D必须满足如下关系式：2其中H为激光导引星的高度；Cn(h)为大气湍流折射率结构常数；d为子孔径的直径；K′＝2πK，K为波矢量；Jn表示n阶贝塞尔函数；筛选出的子孔径数量N应不小于50；(2)对筛选出的N个子孔径；测量其波前倾斜量θi，下标i表示不同的子孔径；则2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，还包括验证步骤，根据①式筛选出的子孔径，必须满足其统计平均算法误差小于预先设定的最大误差值，其中统计平均算法误差3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对子孔径阵列先按空间分布进行等分区，任选其中一区以遍历每一子孔径的方式筛选出符合①式的子孔径，对于其他区则复制第一区的子孔径位置排布，最后在各区交界的位置筛除掉不符合①式的子孔径。2CN107525593A说明书1/5页基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法技术领域[0001]本发明属于天文方法与技术领域，具体涉及一种基于子口径测量的激光导引星波前倾斜测量方法。背景技术[0002]自适应光学技术经过多年发展已经成功应用于多个研究领域。在天文应用中，由于夜天文目标本身较暗，所以需要人造信标为自适应光学系统提供波前探测。激光导引星是目前广泛应用的人造信标，理想的人造信标需要具有足够亮度,并且与目标的相对位置稳定。目前激光导引星虽然能够达到满足天文观测的亮度(KeckII望远镜配备的NGL-NextGenerationLaser-能够在天顶距小于60度的范围内制造相当于R波段7等亮度的Na导星)，但是其并不稳定。如图1所示，瞬时的激光信标与激光发射光轴有一定的偏移量，这是由于激光上行光路1、信标下行光路2受大气湍流5的影响。除此之外，激光发射系统运转时的机械及光学系统的不稳定性也会导致信标的位置发生偏移。由此就导致AO系统波前传感器探测到的激光导引星波前倾斜量“失真”。[0003]如图1所示为运行激光导引星自适应光学系统的示意图，由激光发射望远镜3控制发射的激光经过受大气湍流影响的上行光路1形成激光信标，信标经过受大气湍流影响的下行光路2传输进入主望远镜4；波前畸变的信标光首先通过由倾斜反射镜-TM和可变形反射镜-DM组成的波前校正系统，再利用分光反射进入由子孔径阵列和探测器组成的激光信标波前探测器；波前探测器将波前畸变信号传给波前控制器，控制器将处理好的控制信号分别交由TM和DM校正，其信号路线由图1中箭头线条表示，闭环校正以后的系统能够使目标清晰成像。系统运行中，需要形成稳定的激光信标，需要测量激光上行抖动量θup，并将其传递给激光发射望远镜以修正发射偏角。[0004]基于子孔径测量的激光导引星波前倾斜测量算法如图2所示，光路1为激光上行光路，光路2为信标下行光路。子孔径阵列6内信标图像的位置会受大气湍流的影响随时间而抖动，子孔径阵列由多个子孔径组成；任意子孔径i探测到的波前倾斜量θi都是由激光上行抖动量，θup和下行子孔径倾斜量θdown,i之和构成，现有技术中，有以下三种方法获得激光上行抖动量θup[0005](1)2016年，国防科技大学许晓军团队提出一种基于涡旋光束的激光导引星，其发射激光采用涡旋光束，当旋涡光束拓扑电荷数等于10时，激光上行抖动方差相比于高斯光束减小31％。【Luo,R.,Cui,W.,Li,L.