太阳地表层与层析自适应光学系统的仿真研究

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	太阳地表层与层析自适应光学系统的仿真研究
	刘思臻
学位类型	硕士
导师	任德清
	2017-05
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位专业	理学
关键词	太阳自适应光学 Glao Tao 变形镜导星
摘要	在当前太阳活动观测视场小、分辨率低的问题上，常用的传统自适应光学（Conventional Adaptive Optics，CAO）可校正的视场范围较小，而多层共轭自适应光学系统（Multi-Conjugated Adaptive Optics，MCAO）由于使用多个波前传感器（Wavefront Sensor，WFS）和多个变形镜（Deformable Mirror，DM）来实现三维重构，方法比较耗时和繁琐。所以本文选择只有一个共轭在地表层的变形镜的地表层自适应光学（Ground-Layer adaptive optics，GLAO）和只有一个变形镜的层析自适应光学（Tomography adaptive optics，TAO）来探测太阳波前。为了探索两种系统的性能，文章利用YAO软件对其进行数字仿真。多层共轭自适应光学系统被分成星向多层共轭自适应光学（star-oriented MCAO）系统和层向多层共轭自适应光学（layer-oriented MCAO）系统两种，文章中的太阳GLAO系统和TAO系统可以分别认为是只使用一个共轭在地表层的变形镜的层向多层共轭自适应光学系统和只使用一个共轭在不同湍流层的变形镜的星向多层共轭自适应光学系统。文章首先对太阳自适应光学理论进行简单介绍，然后分析太阳地表层自适应光学系统使用的平均算法，以及层析自适应光学系统使用的模式法，最后进行数字仿真。为了更好地说明层析自适应光学系统的性能，文章求出TAO系统的变形镜的最佳共轭高度，然后对共轭在0高度和最佳共轭高度的TAO系统都做了相应分析。在仿真过程中，本文设置三种导星阵列，即四导星阵列、九导星阵列和十三导星阵列，在不同导星阵列下对地表层自适应光学系统和层析自适应光学系统在J波段40"和60"优化视场下分别进行YAO软件下的数值仿真，并进行比较。作者完成的主要工作如下：（1）导星阵列的设置；（2） YAO软件中地表层自适应光学系统平均算法的设计；（3）求出层析自适应光学系统的变形镜的最佳共轭高度; （4）对两种系统在J波段40"和60"优化视场下分别进行YAO软件下的数值仿真，并进行比较。文章通过数值仿真得到太阳GLAO与TAO系统都能获得较大视场范围内分辨率较高的图像，当变形镜共轭于0高度时，太阳GLAO与TAO系统性能相近；当TAO系统变形镜共轭于最佳共轭高度时，系统性能略优于GLAO系统。本文针对太阳观测的高分辨率和大视场的观测需求，对太阳地表层自适应光学系统和层析自适应光学系统展开研究和使用YAO软件进行仿真，这在国内属于开创性工作，为推动我国太阳自适应光学系统的发展以及实际应用具有重要的参考价值。
学科领域	天文技术与方法
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1400
专题	学位论文
作者单位	南京天文光学技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘思臻. 太阳地表层与层析自适应光学系统的仿真研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.