一種三環(huán)變跡鏡及其制備方法和其測(cè)量等暈角的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三環(huán)變跡鏡及其制備方法和其測(cè)量等暈角的方法，由同心的、交替排列的不透光圓環(huán)和透光圓環(huán)組成，從內(nèi)到外透光圓環(huán)依次為內(nèi)環(huán)、中間環(huán)和外環(huán)，其中內(nèi)環(huán)最小半徑為37.389mm，最大半徑為43.840mm；中間環(huán)最小半徑為62.890mm，最大半徑為69.240mm；外環(huán)最小半徑為81.940mm，最大半徑為101.600mm。本發(fā)明提供的三環(huán)變跡鏡相對(duì)于單孔徑變跡鏡，能夠在所有高度很好的模擬孔徑濾波函數(shù)W(z)≡cz5/3，所得等暈角相對(duì)誤差明顯較小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)等暈角的高精度測(cè)量。
【專利說明】—種三環(huán)變跡鏡及其制備方法和其測(cè)量等暈角的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種三環(huán)變跡鏡及其制備方法和其測(cè)量等暈角的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光波在大氣中傳輸時(shí)，由于大氣湍流的影響,光波的波面會(huì)發(fā)生畸變、強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生起伏。對(duì)于包括激光在內(nèi)的光波在實(shí)際大氣中的傳輸，大氣瑞流導(dǎo)致光束傳輸方向的隨機(jī)偏折、光束的擴(kuò)展以及強(qiáng)度的隨機(jī)起伏，從而影響激光等光學(xué)工程應(yīng)用。
[0003]對(duì)于地基天文光學(xué)觀測(cè)，當(dāng)利用大口徑的光學(xué)接收望遠(yuǎn)鏡對(duì)空間的觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行成像時(shí)，由于大氣湍流引起空間觀測(cè)目標(biāo)所發(fā)出光波波面產(chǎn)生畸變，從而導(dǎo)致光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率降低，影響觀測(cè)效果。一般而言，當(dāng)沒有大氣湍流的影響時(shí)，口徑為D的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率為1.22 λ/D，其中λ為所接收光波波長(zhǎng)；而對(duì)于實(shí)際情況，總會(huì)存在大氣湍流的影響，此時(shí)，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率會(huì)降低至1.22 λ Av其中(ι為描述整層大氣湍流特征的參數(shù)一大氣相干長(zhǎng)度。目前用于天文光學(xué)觀測(cè)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡孔徑大致均在Im以上，而整層大氣相干長(zhǎng)度的數(shù)值一般在數(shù)厘米至十?dāng)?shù)厘米的范圍，但是，由于大氣湍流的影響，在沒有自適應(yīng)光學(xué)校正的情況下，大口徑望遠(yuǎn)鏡的分辨率與數(shù)十厘米口徑的望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)。所以，大氣湍流對(duì)大口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡成像分辨率有著較為嚴(yán)重的限制。
[0004]為了改善激光等光波在大氣中的傳輸性能、提高大口徑望遠(yuǎn)鏡的分辨率，可以利用自適應(yīng)光學(xué)校正對(duì)大氣湍流引起的波面相差進(jìn)行校正。而自適應(yīng)光學(xué)校正時(shí)，如果信標(biāo)光波與校正光波的傳輸方向不一致，例如存在一定的夾角時(shí)，則由于信標(biāo)光波的波面相差并不能夠完全代表需要校正光路上的湍流特征，所以，利用自適應(yīng)光學(xué)進(jìn)行校正時(shí)會(huì)存在一定的波面殘差，而由此導(dǎo)致的波面殘差與信標(biāo)光波和校正光波的傳輸方向的夾角相關(guān)。
[0005]等暈角表示波面相干的最大角度，當(dāng)信標(biāo)光波與校正光波傳輸方向的夾角大于等暈角時(shí)，則信標(biāo)光波的波面相差與需要校正的光路上的大氣湍流特征完全不相關(guān)，此時(shí)，利用自適應(yīng)光學(xué)不能夠有效對(duì)大氣湍流的影響進(jìn)行校正。所以，等暈角是對(duì)大氣湍流效應(yīng)進(jìn)行自適應(yīng)光學(xué)校正時(shí)所需要考慮的重要參數(shù)之一。
[0006]如果沿光路上ζ處的大氣湍流強(qiáng)度為Cn2 (ζ)，則等暈角Θ。為
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種三環(huán)變跡鏡，其特征在于，由同心的、交替排列的不透光圓環(huán)和透光圓環(huán)組成，從內(nèi)到外透光圓環(huán)依次為內(nèi)環(huán)、中間環(huán)和外環(huán)，其中內(nèi)環(huán)最小半徑為37.389mm,最大半徑為43.840mm ;中間環(huán)最小半徑為62.890mm,最大半徑為69.240mm ;外環(huán)最小半徑為81.940mm,最大半徑為101.600_。
2.如權(quán)利要求1所述的三環(huán)變跡鏡，其特征在于，該三環(huán)變跡鏡模擬孔徑濾波函數(shù)W(z) = cz5/3時(shí)，其孔徑濾波函數(shù)系數(shù)c=8.847e-17m4。
3.如權(quán)利要求1所述的三環(huán)變跡鏡，其特征在于，不透光圓環(huán)和透光圓環(huán)均設(shè)置在圓形基板上，以同一點(diǎn)作為圓心，所述的不透光圓環(huán)包括三層:半徑為37.389mm的不透光金屬圓，最小半徑為43.840mm、最大半徑為62.890mm的不透光金屬圓環(huán)，最小半徑為69.240mm、最大半徑為81.940mm的不透光金屬圓環(huán)；其余部分為透光圓環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的三環(huán)變跡鏡，其特征在于，所述的不透光圓環(huán)的透過率不大于1%，透光圓環(huán)的透過率不小于99.0%。
5.一種三環(huán)變跡鏡的制備方法，其特征在于，包括以下操作: 在透過率不小于99.0%、半徑不小于為101.600mm的圓形基片上，以其圓心為基準(zhǔn)，首先粘貼半徑為37.389mm的不透光金屬圓，然后再粘貼最小半徑為43.840mm、最大半徑為62.890mm的不透光金屬圓環(huán)；最后再粘貼最小半徑為69.240mm、最大半徑為81.940mm的不透光金屬圓環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的三環(huán)變跡鏡的制備方法，其特征在于，所述的基板為K9玻璃、樹脂玻璃或石英。
7.—種三環(huán)變跡鏡的制備`方法，其特征在于，包括以下操作: 1)在基板上制作以下圓形:以中心點(diǎn)為圓心，分別刻畫半徑分別為37.389mm、43.840mm、62.890mm、69.240mm、81.940mm 和 101.600mm 的第一圓形、第二圓形、第三圓形、第四圓形、第五圓形和第六圓形； 2)以第一圓形、第二圓形與第三圓形之間的圓環(huán)、第四圓形與第五圓形之間的圓環(huán)作為不透光部分； 以第一圓形與第二圓形之間的圓環(huán)、第三圓形與第四圓形之間的圓環(huán)、第五圓形與第六圓形之間的圓環(huán)作為透光部分； 利用掩模板將不透光部分遮擋，在基板的透光部分兩表面分別鍍透過率不小于99.0%的增透膜；然后用掩模板將透光部分遮擋，在基板的不透光部分兩表面分別鍍?cè)龇茨ぃ蛊渫高^率不大于1%。
8.一種基于權(quán)利要求1所述三環(huán)變跡鏡測(cè)量等暈角的方法，其特征在于，包括以下操作: I)利用三環(huán)變跡鏡傳輸星光光波，利用三環(huán)變跡鏡模擬孔徑濾波函數(shù)W(Z) = cz5/3，其中 ,⑷=[JCfppJ0(Kp)P(Kp)^K 8 3 Sm2I^jdK(3) 式中Jq(X)為零階Bessel函數(shù)；K為振幅起伏的空間頻率，Kmax=2 /1。，Kmin=2 /L。，I。、Ltl分別為大氣湍流內(nèi)尺度和外尺度；P(P)為變跡鏡的孔徑函數(shù)，其中透光部分P(P)=I,不透光部分Ρ(ρ)=0，P是圓環(huán)的徑向距離(半徑)， 孔徑濾波函數(shù)系數(shù)c=8.847e-17m4 ； 歸一化光強(qiáng)起伏方差是天頂角Φ和入射波長(zhǎng)λ的函數(shù)，將歸一化光強(qiáng)起伏方差寫為σ32(Φ);當(dāng)歸一化光強(qiáng)起伏方差σ32(φ)未飽和時(shí)，則等暈角通過測(cè)量給出的歸一化光強(qiáng)起伏方差利用以下公式計(jì)算:
【文檔編號(hào)】G01C1/00GK103487855SQ201310277587
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】強(qiáng)希文, 宗飛, 胡月宏, 吳敏, 龔新剛, 常金勇, 徐云岫 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63655部隊(duì)