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第1章 概论1

1.1 研究背景1

1.2 大气光学及大气湍流特性2

1.3 大气传输对天文成像、激光传输的影响7

1.4 自适应光学原理9

1.5 激光导星原理10

1.5.1 瑞利导星11

1.5.2 钠导星12

参考文献13

第2章 瑞利激光导星15

2.1 大气层和光散射15

2.1.1 大气层高度分布和成分15

2.1.2 大气对光的弹性散射21

2.1.3 瑞利散射23

2.2 瑞利激光导星系统的设计27

2.3 瑞利激光导星的波长选择和回光强度29

2.4 瑞利激光导星的试验和应用32

参考文献33

第3章 钠激光导星34

3.1 散逸层钠原子特征34

3.1.1 钠层的分布及组成35

3.1.2 钠层丰度及高度的变化37

3.1.3 钠原子的光谱特性39

3.2 钠激光导星饱和特性43

3.2.1 钠激光导星饱和原因43

3.2.2 钠层的饱和辐射功率密度44

3.2.3 导星激光与钠层的相互作用47

3.3 钠激光导星亮度特性49

3.3.1 钠激光导星亮度随导星激光发射参数的变化49

3.3.2 钠激光导星系统对激光导星光源的要求55

3.4 钠激光导星研究进展和应用60

参考文献62

第4章 激光导星的发射与接收64

4.1 导星尺度64

4.1.1 光斑扩展效应64

4.1.2 光斑拉长效应66

4.2 回光强度及信噪比69

4.2.1 光学效率69

4.2.2 背景噪声71

4.3 脉冲导星的重复频率73

4.4 导星信号探测75

4.4.1 暗弱导星目标75

4.4.2 导星信号传感器76

4.4.3 距离选通技术81

4.4.4 窄带滤波技术87

4.5 发射与接收工作方式92

4.5.1 共孔径发射与接收92

4.5.2 分孔径发射与接收98

4.6 激光导星在天文中的应用100

4.6.1 星火望远镜101

4.6.2 MMT望远镜103

4.6.3 凯克望远镜105

4.6.4 双目望远镜106

参考文献108

第5章 激光导星探测和波面恢复110

5.1 激光导星在自适应光学系统中的应用110

5.1.1 波前传感器111

5.1.2 波前校正器113

5.1.3 闭环控制器115

5.1.4 自适应光学系统的人造导星116

5.2 基于HS波面探测器的导星波面探测及波面重构117

5.2.1 HS波前传感器波面重构方法117

5.2.2 人造导星HS-WFS子孔径扩展光斑的波面处理120

5.3 基于强度分布测量的波面恢复127

5.3.1 曲率波前传感技术128

5.3.2 基于相位反演的波前测量技术131

5.3.3 解光强分布传输方程重构相位法133

5.3.4 直接相位反演法135

5.4 LGS导星波面探测及波面重构新方法136

5.4.1 自参干涉法136

5.4.2 双棱镜阵列法138

参考文献143

第6章 激光导星非等晕性146

6.1 大气的等晕特性146

6.2 激光导星等晕性物理分析147

6.2.1 激光导星聚焦非等晕误差148

6.2.2 激光导星尺度问题152

6.2.3 激光导星角度偏离与非等晕误差155

6.3 激光导星等晕性要求158

6.3.1 激光导星参数与等晕性158

6.3.2 角度非等晕与偏置159

6.3.3 单导星的覆盖范围161

参考文献162

第7章 多导星技术164

7.1 多导星技术概述164

7.2 湍流分层165

7.2.1 大气的等晕性165

7.2.2 均匀分层模型167

7.2.3 非均匀分层模型168

7.3 校正镜的单元数170

7.4 多导星波前探测170

7.5 大气层析自适应光学172

7.5.1 大气层析的原理172

7.5.2 大气层析三维波前重建172

7.6 分层探测自适应光学174

7.7 地表层自适应光学175

7.8 多导星技术应用176

参考文献177

第8章 导星激光器技术179

8.1 瑞利导星激光器179

8.1.1 腔内倍频绿光激光器179

8.1.2 腔外倍频绿光激光器181

8.2 钠导星激光器183

8.2.1 染料钠导星激光器183

8.2.2 全固体钠导星激光器185

8.2.3 光纤钠导星激光器194

8.2.4 其他钠导星激光器196

参考文献198