GLAD：大气像差与自适应光学

kyan2022

概述

激光在大气湍流中传输时会拾取大气湍流导致的相位畸变，特别是在长距离传输的激光通信系统中。这种畸变会使传输激光的波前劣化。通过在系统中引入自适应光学系统，可以对激光传输时拾取的低频畸变进行校正，从而显著提升传输激光的Strehl ratio。

图1.激光通信系统示意图

系统描述

本例介绍了大气湍流像差对应命令phase/random/kolmogorov以及自适应光学命令adapt的使用。大气湍流对于激光波前的影响可以采用Kolmogorov功率谱模型表征：



其中w2(f)是波阵面的光谱功率，r0为可视参数，f是空间频率，L0是外部尺寸，Li是内部尺寸，这些参数的单位分别为rad，m，m-1。

自适应模型中，假设所有的驱动器都是一样的并且均匀分布在一个正方形的口径中，用户可以自定义驱动器影响函数的空间宽度。对于空间波长大于用户自定义空间宽度的成分，自适应默认完全校正。

引入自适应光学系统后，经过大气传输的激光光斑的初始Strehl ratio从0.04被显著提升到了0.87。

模拟结果

   

图2.经过大气传输的激光波前分布，此时对应的Strehl ratio为0.04

图3经过自适应光学矫正后的大气传输激光波前分布，此时对应的Strehl ratio为0.87