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[专利] 发明专利 CN201410095401.X
电子科技大学 2014-11-05
摘要:一种可以有效增加MCAO系统中变形镜有效位移冲程的变形镜匹配方式,在系统的同一层级,由多个变形镜共轭匹配连接构成,光路在变形镜中反射后沿入射方向出射,通过分光镜滤出,进入同层的波前传感器及下一层的变形镜。本发明是根据在变形镜中的多次反射来达到增加多倍的变形镜位移冲程,达到更好的校正效果。系统整体结构简单,在现有变形镜工艺,及没有增加系统控制复杂度的前提下,很好的提高了系统的波前校正能力,扩大了MCAO系统的等晕角。
[硕士论文] 吴轶群
电子与通信工程 电子科技大学 2014(学位年度)
摘要:在天文观测中,大气湍流的动态干扰在很早就被注意到,因为它极大的影响了光的传播,导致光学观测结果不理想。为了补偿湍流扰动,人们逐渐形成了先探测、再进行重构运算,最后校正的这套流程来对畸变波前进行校正的思想。基于这套思想,最后发展成了自适应光学(AO)这门学科。
  然而,虽然自适应光学能很好的校正波前畸变,但仍存在一些局限性。主要由于大气的非等晕性的影响,系统的成像视场(FOV)会被限制在一个很小的角度内,极大影响了观测效果。为此,欧南天文台的Beckers提出了多层共轭校正的方法(MCAO)。该方案核心在于将大气的湍流层分成好几层,然后分别用一个变形校正镜来校正与之对应的湍流层中的大气扰动所引起的波前畸变。
  本论文将以MCAO系统为基础,对系统的各个组成部分进行研究,并重点分析其中的变形校正镜部分。国内外对于变形镜的研究开展了很多的工作,也有一些原理样机成功研制的先例,但是还是存在着一些问题。以MEMS变形镜为例,虽然它由于造价低廉,得到广泛应用。但是,大多商业用途的MEMS变形镜只有一个很小的位移冲程(即变形范围),如果大气带来的湍流干扰过大,则达不到好的校正效果。
  本文正是在这样的前提之下,提出一种变形镜设计方案,对现有MCAO系统中的波前校正部分进行改善。分别论述了该设计方案的结构原理,进行了优势分析,提出了设计改进方案,以及控制方式。最后,通过分析波前斜率信息与Zernike多项式的联系,证明了变形镜的组合形式对波前重构的影响。引入相干时间的概念,说明这种设计组合方式对系统性能提升。理论分析了匹配误差和斯特列尔比与变形镜子孔径数目的关系,并结合我国合肥地区大气结构常数的具体情况,做仿真分析,证明该设计方案在MCAO系统中,对于校正效果有提升作用。
  该设计方案的优势还在于成本低,所采用的配置方式,使用的变形镜是现有的器件,对于变形镜的工艺没有额外的要求。而且配置方式简单易行,可以通过增加更多变形镜,重复这种配置的方式,再将位移冲程进行更高倍数的放大。因此,具有一定实用推广价值。
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