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