GLAD：大(dà)氣像差與自适應光學

概述
 

激光在大(dà)氣湍流中傳輸時(shí)會(huì)拾取大(dà)氣湍流導緻的相位畸變，特别是在長距離傳輸的激光通(tōng)信系統中。這種畸變會(huì)使傳輸激光的波前劣化。通(tōng)過在系統中引入自适應光學系統，可(kě)以對激光傳輸時(shí)拾取的低(dī)頻畸變進行(xíng)校(xiào)正，從而顯著提升傳輸激光的Strehl ratio。

 

圖1.激光通(tōng)信系統示意圖

系統描述

 

本例介紹了大(dà)氣湍流像差對應命令phase/random/kolmogorov以及自适應光學命令adapt的使用。大(dà)氣湍流對于激光波前的影(yǐng)響可(kě)以采用Kolmogorov功率譜模型表征：

 

其中 是波陣面的光譜功率，r0為(wèi)可(kě)視(shì)參數(shù)， f是空(kōng)間(jiān)頻率，L0是外部尺寸， Li是內(nèi)部尺寸，這些(xiē)參數(shù)的單位分别為(wèi)rad，m，m^-1。
 

自适應模型中，假設所有(yǒu)的驅動器(qì)都是一樣的并且均勻分布在一個(gè)正方形的口徑中，用戶可(kě)以自定義驅動器(qì)影(yǐng)響函數(shù)的空(kōng)間(jiān)寬度。對于空(kōng)間(jiān)波長大(dà)于用戶自定義空(kōng)間(jiān)寬度的成分，自适應默認完全校(xiào)正。
 

引入自适應光學系統後，經過大(dà)氣傳輸的激光光斑的初始Strehl ratio從0.04被顯著提升到了0.87。
 

模拟結果

 

    

圖2.經過大(dà)氣傳輸的激光波前分布，此時(shí)對應的Strehl ratio為(wèi)0.04

圖3.經過自适應光學矯正後的大(dà)氣傳輸激光波前分布，此時(shí)對應的Strehl ratio為(wèi)0.87