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GLAD：大氣像差與自適應(yīng)光學(xué)

概述
 

激光在大氣湍流中傳輸時會拾取大氣湍流導(dǎo)致的相位畸變，特別是在長距離傳輸?shù)募す馔ㄐ畔到y(tǒng)中。這種畸變會使傳輸激光的波前劣化。通過在系統(tǒng)中引入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，可以對激光傳輸時拾取的低頻畸變進(jìn)行校正，從而顯著提升傳輸激光的Strehl ratio。

 

圖1.激光通信系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)描述

 

本例介紹了大氣湍流像差對應(yīng)命令phase/random/kolmogorov以及自適應(yīng)光學(xué)命令adapt的使用。大氣湍流對于激光波前的影響可以采用Kolmogorov功率譜模型表征：

 

其中 是波陣面的光譜功率，r0為可視參數(shù)， f是空間頻率，L0是外部尺寸， Li是內(nèi)部尺寸，這些參數(shù)的單位分別為rad，m，m^-1。
 

自適應(yīng)模型中，假設(shè)所有的驅(qū)動器都是一樣的并且均勻分布在一個正方形的口徑中，用戶可以自定義驅(qū)動器影響函數(shù)的空間寬度。對于空間波長大于用戶自定義空間寬度的成分，自適應(yīng)默認(rèn)完全校正。
 

引入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)后，經(jīng)過大氣傳輸?shù)募す夤獍叩某跏糞trehl ratio從0.04被顯著提升到了0.87。
 

模擬結(jié)果

 

    

圖2.經(jīng)過大氣傳輸?shù)募す獠ㄇ胺植�，此時對應(yīng)的Strehl ratio為0.04

圖3.經(jīng)過自適應(yīng)光學(xué)矯正后的大氣傳輸激光波前分布，此時對應(yīng)的Strehl ratio為0.87