[发明专利]钠导引星星群高重频波前畸变校正系统及方法

说明书

本发明实施例提供了一种钠导引星星群高重频波前畸变校正系统及方法，所述系统包括：微秒脉冲钠导引星激光器组(1)、n维交叠数据分析单元(9)、n维交叠采样成像单元(10)以及控制单元(11)。所述控制单元(11)控制每个波前探测器在对应的微秒脉冲钠导引激光器通过所述发射单元(2)间隔次序发射微秒脉冲激光后的预设时间段内，接收对应的钠导引星的背向散射光，从而消除瑞利散射光的干扰，提高背向散射光的信噪比，避免多颗钠导引星与多束瑞利散射光柱之间的互相串扰，同时可提高较低层大气的探测重频，进而提高校正精度。

技术领域

本发明实施例涉及自适应光学校正技术领域，更具体地，涉及一种钠导引星星群高重频波前畸变校正系统及方法。

背景技术

望远镜透过大气层观测目标时，目标信号光的波前受到大气湍流扰动而发生波前畸变，从而导致大型地基望远镜分辨率远低于理论值。采用自适应光学技术可以对这些扰动因素进行校正，使望远镜达到理论衍射极限分辨率，这对于理论衍射极限分辨率极高的大口径天文望远镜尤其必要。

自适应校正需要用天空中亮星作为导引星获波前畸变信息，目标信号以及导引星信号穿过大气层，被观测望远镜接收并分开，其中导引星信号被波前探测器接收并获得波前畸变信息，并将该波前畸变信息处理后反馈至波前控制器产生反畸变信息，在波前控制器的驱动控制下波前校正器对目标信号以及导引星信号进行波前畸变校正，校正后的目标信号经成像单元成像还原目标信息。

在激光钠导引星校正技术中，利用了海拔90～105km大气电离层中有许多金属原子，其中钠原子丰度高、且能发出很强的钠D₂荧光谱线，采用相应波长的黄激光(称为钠导引星激光)共振激发这些钠原子，产生强烈的背向散射光，称为激光钠导引星(又称为钠信标)。钠导引星生成高度高(已接近大气顶层)、亮度高，对全程大气造成的波前畸变都能很好校正，使望远镜实现近衍射极限的高分辨率。单颗钠导引星校正波前畸变已被广泛使用，但单颗钠导引星校正时，存在锥体效应，将导致校正的空间不均匀，即中心区域校正精度高，边缘区域校正精度低，并且其校正的大气扰动范围小，不能满足现今的大型地基望远镜对大视场的要求，为此提出了多颗钠导引星的星群技术。

目前，连续钠导引星星群校正应用较为广泛，连续钠导引星星群校正的基本思想是在待观测目标周围发射多束连续波激光，形成钠导引星星群，使其能大范围探测大气扰动。连续波钠导引星星群校正技术是利用连续波激光产生钠导引星，探测的不同方向的总波前畸变，通过理论分析计算可得到各层湍流所引起的波面畸变模拟值，并将模拟结果反馈至波前校正器对其进行补偿实现校正。

但是，连续波钠导引星星群校正技术存在以下问题：

1)采用连续波激光产生钠导引星，会在50km以下的低层大气产生瑞利散射干扰，且难以消除；

2)采用钠导引星星群，由于存在多束激光，多颗钠导引星与多束瑞利散射光之间存在相互串扰问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的钠导引星星群高重频波前畸变校正系统及方法。

一方面本发明实施例提供了一种钠导引星星群高重频波前畸变校正系统，所述系统包括：微秒脉冲钠导引星激光器组1、发射单元2、观测望远镜5、校正补偿单元6、分光单元7、波前探测单元8、n维交叠数据分析单元9、n维交叠采样成像单元10以及控制单元11；

所述微秒脉冲钠导引星激光器组1包括多个微秒脉冲钠导引激光器，所述多个微秒脉冲钠导引激光器与所述发射单元2，沿所述多个微秒脉冲钠导引激光器产生的微秒脉冲激光的传播方向同轴设置，所述微秒脉冲钠导引星激光器组1用于通过所述发射单元2向大气电离层的特定区域发射多束微秒脉冲激光，并在所述大气电离层的特定区域产生多颗钠导引星，所述多颗钠导引星与所述多个微秒脉冲钠导引激光器一一对应；