[发明专利]基于多层共轭自适应光学的人造多色导星阵列发射系统

说明书

本发明公开了一种基于多层共轭自适应光学的人造多色导星阵列发射系统，包括激光器、扩束透镜、分光机构，倾斜反射镜、发射望远镜和倾斜探测系统，倾斜探测系统包括楔镜、倾斜探测器和控制器，其中发射望远镜同时具有出射激光和对目标成像功能；从激光器中发出的激光，经扩束透镜扩束后，透过分光机构，经倾斜反射镜反射后，再通过发射望远镜扩束聚焦，使高空钠原子产生一级激发并产生具有至少两种波段的多色导星阵列。利用多色导星探测上行路径倾斜像差并进行校正，获得位置确定的导星阵列，能明显减小导星阵列位置不确定导致的融合与解耦误差，提升多层共轭自适应光学系统性能，有效提升多信标对湍流探测精度，且结构简单紧凑，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种自适应光学装置，具体涉及一种基于多层共轭自适应光学的人造多色导星阵列发射系统。

背景技术

利用激光激发90km处钠原子共振散射产生钠导星解决自然导星天空覆盖率不足的问题，是目前大口径地基望远镜自适应光学系统进行波前探测的主要手段。利用单颗钠导星进行波前探测基本能满足口径8m左右望远镜的需求，但是，下一代望远镜口径已经达到30m量级，利用单颗钠导星进行探测存在以下问题：1)由于钠导星激发产生的高度为有限高度，钠导星对路径上的湍流采样不全导致的“圆锥效应”将更加明显，从而降低后端AO系统校正效果；2)单颗钠信导星只能对路径上的湍流信息进行二维探测，从而限制了AO系统校正视场(在可见光波段仅为几角秒)，进而限制了AO系统的应用，如对扩展目标(星云)成像。

而克服以上问题的一种主要手段就是多层共轭自适应光学(MCAO)系统，该系统主要利用不同方向的离轴导星对多个视线方向上的湍流信息进行探测，再利用层析技术对每个视线方向的湍流信息进行解耦和融合，得到不同海拔高度上的大气湍流信息，然后利用多个变形镜共轭到不同湍流层所处的海拔高度对湍流进行校正。

然而实际情况下，导星上行泵浦激光经过大气，湍流的倾斜像差会产生一个随机的偏移未知量(ε_x，ε_y)，那么实际人造导星位置为(X_μν+ε_x，Y_μν+ε_y)的随机偏移，但是理论计算湍流信息是按照X_μν，Y_μν来进行解耦融合，从而造成复原的大气三维信息与实际信息之间存在误差，无论后续的层析技术或者波前探测技术的改进，均无法避免以上问题，大大限制了MCAO系统的精度和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于多层共轭自适应光学的人造多色导星阵列发射系统，能够完成上行路径湍流倾斜信息的探测，再利用倾斜反射镜对其进行闭环校正，以获得位置准确的人造导星阵列，为自适应光学系统产生理想的导星阵列，提升多层共轭自适应光学系统性能。

其技术方案如下：

一种基于多层共轭自适应光学的人造多色导星阵列发射系统，其关键在于：包括激光器、扩束透镜、分光机构，倾斜反射镜、发射望远镜和倾斜探测系统，所述倾斜探测系统包括楔镜、倾斜探测器和控制器，其中发射望远镜同时具有出射激光和对目标成像的功能；

从激光器中发出的激光，经扩束透镜扩束后，透过分光机构，经倾斜反射镜反射后，再通过发射望远镜扩束聚焦，使高空钠原子产生一级激发并产生具有至少两种波段的多色导星阵列；

所述发射望远镜能够接收多色导星阵列两种波段的回光，并依次经过倾斜反射镜和分光机构的反射后，通过楔镜对回光经大气湍流产生的偏移距离进行放大，再进入到倾斜探测器中探测两种回光对应导星的相对位置差异，所述控制器根据倾斜探测器的探测信号恢复出上行路径倾斜信息，并控制发射光路中的倾斜反射镜产生相应的位移，完成倾斜像差闭环校正。