Ограничения применения лазерной опорной звезды в адаптивных оптико-электронных системах, обусловленные её дрожанием в атмосфере

Клеймёнов В.В., Возмищев И.Ю., Новикова Е.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Клеймёнов В.В., Возмищев И.Ю., Новикова Е.В. Ограничения применения лазерной опорной звезды в адаптивных оптико-электронных системах, обусловленные её дрожанием в атмосфере // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 10. С. 24–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-24-32

Kleymyonov V.V., Vozmishchev I.Yu., Novikova E.V. Application limitations of a laser guide star in adaptive optoelectronic systems caused by its jitter in the atmosphere [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 10. P. 24–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-24-32

Ссылка на англоязычную версию:

V. V. Kleimenov, I. Yu. Vozmishchev, and E. V. Novikova, "Application limitations of a laser guide star in adaptive optoelectronic systems caused by its jitter in the atmosphere," Journal of Optical Technology. 88(10), 569-573 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000569

Аннотация:

Для наземных адаптивных оптико-электронных систем наблюдения за естественными и искусственными космическими объектами рассматриваются ограничения, обусловленные дрожанием лазерной опорной звезды, используемой для компенсации фазовых искажений атмосферы. В рамках локально-однородной и изотропной модели турбулентности атмосферы оцениваются значения пространственного радиуса когерентности (параметра Фрида), при которых лазерный пучок из-за дрожания при формировании опорной звезды не выйдет за пределы угла изопланатизма. При этом полагается, что отклонения пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях нормально распределены, и вероятность того, что он не выйдет за пределы угла изопланатизма, подчиняется закону Рэлея. Угловая расходимость отклонённого пучка оценивается за время короткой экспозиции, меньшее времени замороженности атмосферы для дальней и ближней зон излучающей апертуры лазера.

Ключевые слова:

турбулентная атмосфера, адаптивная оптика, угол изопланатизма, лазерная опорная звезда, радиус когерентности, дисперсия дрожания лазерного луча, угловая расходимость лазерного луча

Коды OCIS: 010.1080, 110.1085, 010.3310, 010.1330, 010.1300

Список источников:

1. Ильясов С.П., Корнилов ВГ., Возякова О.В. и др. Измерения оптической турбулентности в свободной атмосфере над горой Майданак в 2005–2007 г.г. // Письма в астрономический журнал. 2009. Т. 35. № 8. С. 606–614.
2. Лукин В.П. Формирование оптических пучков и изображений на основе применения систем адаптивной оптики // Успехи физ. наук. 2014. Т. 184. № 6. C. 599–640.
3. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Адаптивная коррекция атмосферных искажений оптических изображений на основе искусственного опорного источника. М.: Физматлит, 2012. 128 с.

4. Клейменов В.В., Новикова Е.В. Действующие крупногабаритные наземные оптические телескопы наблюдения за космическими объектами // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 10. С. 827–843.
5. Senft D., Hunt S., Swindle T.R. Sodium guide star signal levels measured at AMOS and comparison to theory // Proc. of the Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference. 2019. The Maui Economic Development Board, id.81. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://bs/2019amos.confE..81S/abstracthttps://ui.adsabs.harvard.edu/a
6. Hardy J.W. Adaptive optics for astronomical telescopes. Oxford: University press, 1998. 437 p.
7. Tyson R.K. Principles of adaptive optics. N.Y.: CRCPress, 2010. 350 p.
8. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
9. Миронов В.Л., Носов В.В., Чен Б.Н. Дрожание оптических изображений лазерных источников в турбулентной атмосфере // Изв. вузов. Радиофизика. 1980. Т. 23. № 4. С. 461–469.
10. Лукин В.П. Атмосферная адаптивная оптика. Новосибирск: Наука, 1986. 250 с.
11. Миронов В.Л. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1981. 246с.
12. Банах В.А., Миронов В.Л. Локационное распространение лазерного излучения в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1986. 174 с.
13. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.
14. Fried D.L. Statistics of geometric representation of wavefront distortion // J. Opt. Soc. Am. 1965. V. 55. № 11. P. 1427–1435.
15. Fried D.L. Anisoplanatism in adaptive optics // J. Opt. Soc. Am. 1982. V. 72. № 1. P. 52–61.
16. Lutomirski R.F., Yura H.T. Propagation of a finite optical beam in an inhomogeneous medium // Appl. Opt. 1971. V. 10. P. 1652–1658.
17. Ji X., Li X. Directionality of Gaussian array beams propagating in atmospheric turbulence // Journal of the Optical Society of America A: Optics and Image Science, and Vision. 2009. V. 26. № 2. P. 236–243. doi: 10.1364/JOSAA.26.000236
18. Лукин В.П. Остаточные искажения, обусловленные размером опорного источника // Оптика атмосферы и океана. 2014. № 11. С. 949–956.
19. Fried D.L. Optical resolution through a randomly inhomogeneous medium for very long and very short exposures // J. Opt. Soc. Am. 1966. V. 56. № 10. P. 1372–1379.
20. Уонг Дж. Оптическое разрешение с адаптивной фазовой компенсацией при распространении света в турбулентной атмосфере // Адаптивная оптика. Пер. с англ. М.: Мир, 1980. C. 374–398.
21. Konyaev P.A., Kopulov E.A., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Selin A.A. et al. Works on a set of data measuring turbulence in different seasons of the year // Proc. SPIE. 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 2017. V. 10466. P. 10466N-1–5. doi: 10.1117/12.2283000
22. Bolbasova L.A., Shikhovtsev A.Yu., Kopylov E.A., Selin A.A., Lukin V.P., Kovadlo P.G. Daytime optical turbulence and wind speed distributions at the Baikal Astrophysical Observatory // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society MNRAS. 2019. V. 482. P. 2619–2626.