能动光学,自适应光学和激光导星

天文光学观测对于人们了解宇宙至关重要，但地基望远镜的能力受到望远镜误差和光通过大气时各种效应的严重限制，制在已能建造内装矫正器件，使得在进行观测时可补偿上述两类效应造成的成象质量恶化，为充分发挥刚刚问世的８级望远镜的潜力，这种为能动光学或自适应光学的能动矫正能力极其重要，自适应光学领域中某些物理限制可以通过人工建造参考星－激光导星而克服，这些新技术最近已成功地应用到中型和特大型望远镜上。     

自适应光学技术与激光光束质量

在许多应用中,亮度是对激光光束的最重要指标,光束质量因子甚至比激光功率更为重要.自适应光学技术实时测量和校正光束波前误差,从而可以改善光束质量.在激光传输的不同环节,采用自适应光学技术可以进行光束稳定、净化和大气湍流校正. 1985年我们研制了世界上首套用于ICF的激光波前校正系统.研制了数套光束稳定系统用于校正强激光的方向漂移,又进行了强激光光束净化试验. 还研制了37和61单元两套自适应光学系统,先后完成室内湍流模拟池校正试验、公里级水平光路大气补偿试验和上行传输试验. 从1981年起研制了多种变形反射镜和高速倾斜镜. 在光束质量诊断方面研制了紫外、可见到红外波段的哈特曼传感器系列,采样频率从25 Hz到2900 Hz,已用于光束质量诊断、光学系统检验、强光下的镜面变形测量和大气湍流测量.(OG6)     

强激光大气传输特性分析及自适应光学技术

分析了强激光在大气传输中产生的折射、吸收、散射和湍流等线性光学效应，以及热晕、受激喇曼散射和大气击穿等非线性光学效应。同时介绍了自适应光学技术，以用于强激光发射。     

湍流强度对激光大气传输及其自适应光学校正的影响

利用激光大气传输及其相位校正四维程序,计算了不同的发射和传输条件对平台聚焦光束水平大气传输及其自适应光学校正的影响。结果表明:自适应光学系统开环时,在弱湍流效应条件下,以D／r_0为特征参量可以很好地表征湍流效应的强弱,SR值满足关系式SR=exp[-0．2(D／r_0)2],不考虑系统像差时,光束质量因子满足关系式β2=1 1．2(D／r_0)2;随着湍流强度或传输距离的增加,要考虑闪烁效应和相位不连续性对光束质量的影响,以D／r_0为特征参量就不足以表征湍流效应的强弱。另外,对于不同的发射和传输条件,自适应光学系统对激光大气传输的校正范围是不同的,且存在一阈值,条件不同其阈值是不同的。     

湍流强度对激光大气传输及其自适应光学校正的影响

利用激光大气传输及其相位校正四维程序,计算了不同的发射和传输条件对平台聚焦光束水平大气传输及其自适应光学校正的影响。结果表明：自适应光学系统开环时,在弱湍流效应条件下,以D／r0为特征参量可以很好地表征湍流效应的强弱,SR值满足关系式SR=exp[-0．2（D／r0）^2],不考虑系统像差时,光束质量因子满足关系式β2=1＋1．2（D／r0）^2;随着湍流强度或传输距离的增加,要考虑闪烁效应和相位不连续性对光束质量的影响,以D／r0为特征参量就不足以表征湍流效应的强弱。另外,对于不同的发射和传输条件,自适应光学系统对激光大气传输的校正范围是不同的,且存在一阈值,条件不同其阈值是不同的。     

工业界对自适应光学感兴趣

带有运动光学元件的激光材料加工机中 ,激光源到聚焦光学元件之间的光路长短决定于加工空间内工作头所处的位置。材料加工的需要使工作空间趋向逐渐增大 ,这就使光路变长 ,加工过程发生变化 ,以至超出规定的公差 ,造成所生产零件质量的下降。光束变粗使聚焦元件处的照度下降和发散度增加 ,因而出现新的问题 ,即在加工件处原有的焦点参数直径和位置发生改变。在传统的被动型光束变换器件 (如扩束器等 )达到其使用极限时 ,自适应光学却有能力保持焦点参数恒定或在加工过程中人为改变这些参数。对变化的适应自适应光学镜片是一种柔性器件 ,它能…     

自适应光学补偿大气层的影响

速度更快的计算机和更为敏感的照相机刺激了自适应光学在天文学、激光通信和教育方面的应用。光学望远镜是历史最悠久的科学仪器之一,被天文学家几世纪以来用于观测各种恒星和行星。由于近年来探测技术的发展和计算机处理能力的提高,现在,使地球上的望远镜可以观察到远程目标清晰的图像。探测宇宙信息的要求使天文学家们把望远镜送到地球大气层以外的太空中,因为大气层会使地面望远镜接收的信息产生畸变。     

水冷式双压电晶片自适应镜激光光学元件

提出水冷式双压电晶片自适应铜镜和钼镜以补偿输出功率高达１５ＫＷ激光系统的大规模光学象差，报道所研制的水冷式双压电晶片反射镜特性的研究结果，实验结果和计算机模拟结果进行了比较。提出和讨论了双压电晶片面前途的设计方案。     

自适应光学中的大气色散效应

用Zernike多项式展开的方法讨论了双波长自适应光学系统中的大气色散效应。根据位相展开系数的双频相关求得了大气色散产生的剩余位相误差。结果表明:虽然大气色散会使位相补偿不完全,但用比发射激光波长更短的光源为信标,并将信标位相畸变量与比值λ_2/λ_1(信标波长/发射波长)的乘积作为位相预畸变,能较好地校正发射光束的位相畸变。     

自适应光学对星地相干激光通信性能改善研究

相干激光通信能够实现每秒数百吉比特的通信速率和接近量子极限的灵敏度,在未来天地一体化信息网络中具有广泛的应用前景。大气湍流引入的光学波前畸变是影响星地相干激光通信链路性能的重要因素。本文将自适应光学技术应用于大口径光学地面接收站,并系统地开展了4 Gbps高速相干激光通信试验,试验结果表明,自适应光学技术能够有效抑制中等大气湍流的影响,并提高相干激光通信的灵敏度和稳定性。     

非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用

简要介绍了利用非线性光学效应实现激光大气传输补偿的基本过程,分析了非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用现状及可能的发展趋势。最后还简要介绍了国内在这个方向上开展的工作和进展情况。     

自适应光学技术在大气中应用的若干问题

本文综述了自适应光学系统在大气中应用对由于大气闪烁、大气色散以及非等晕性这三方面的影响所受到的限制,并且介绍了减小这些影响的一些方法。     

激光谐振腔内倾斜误差的自适应校正

我们设计制作了一种性能良好的倾斜镜,试验了两种校正系统:微机控制的试探爬山法系统和高频振动爬山法系统。实验结果表明,这两种校正系统,都可以成功地校正腔内倾斜误差。最后,比较了两种校正系统的优缺点。