[发明专利]大气相干长度的稳定测量方法

摘要

本发明属于光学技术领域，是一种大气相干长度r0的稳定测量方法。根据大气湍流的时空几率一致特性，在哈特曼波前探测器上选取正多边形对称分布的多对子孔径，以增加空间统计几率，同时减少采样时间。为了继续利用公式（1）来计算r0，选取多对子孔径的方法是保持每一对子孔径的中心间距都严格相同，同时满足一对子孔径的选取原则，这样在哈特曼波前探测器结构的限制下正多边形对称分布的多对子孔径就简化为正方形分布。利用1秒时间内采集的数百幅湍流波面的光斑阵列信号，将每幅光斑阵列信号上正方形对称分布的多对像点的差分运动均代入公式（1）中进行全同统计平均，得出准确的、带有即时特征的大气相干长度r0值。

主权项

大气相干长度r0的稳定测量方法，其特征是将Shack‑Hartmann波前探测器与一天文望远镜光学对接，使望远镜接收到的任意一恒星的光束能够全口径、且与Shack‑Hartmann波前探测器接收口径相同、平行入射Shack‑Hartmann波前探测器；在Shack‑Hartmann波前探测器测得的光斑阵列上选取正方形对称分布的10～14对子孔径，以增加空间统计几率，同时减少采样时间；利用公式 r 0 = [ 2 f 2 l 2 ( 0.358 D - 1 / 3 - 0.242 Z - 1 / 3 ) < Z q 2 > - < Z q > 2 ] 3 / 5 来计算r0，公式中的f为测量系统的焦距，λ为接收光的中心波长，D为子孔径的直径，Z为每对子孔径的中心间距，且Z>3r0，Zq为两子孔径的成像点质心间距，〈〉为时间统计平均符号；选取多对子孔径的方法是保持公式中的Z值不变，即每一对子孔径的中心间距都严格相同；Shack‑Hartmann波前探测器的采样频率不得小于500Hz，连续采集300～500幅湍流波面的光斑阵列信号；将300～500幅阵列上每一对像点的质心间距Zq均代入公式中进行统计平均，得出稳定的、带有即时特征的大气相干长度r0值。