GLAD：大氣像差與自適應光學

概述
 

激光在大氣湍流中傳輸時會拾取大氣湍流導致的相位畸變，特別是在長距離傳輸的激光通信系統中。這種畸變會使傳輸激光的波前劣化。通過在系統中引入自適應光學系統，可以對激光傳輸時拾取的低頻畸變進行校正，從而顯著提升傳輸激光的Strehl ratio。

 

圖1.激光通信系統示意圖

系統描述

 

本例介紹了大氣湍流像差對應命令phase/random/kolmogorov以及自適應光學命令adapt的使用。大氣湍流對于激光波前的影響可以采用Kolmogorov功率譜模型表征：

 

其中 是波陣面的光譜功率，r0為可視參數， f是空間頻率，L0是外部尺寸， Li是內部尺寸，這些參數的單位分別為rad，m，m^-1。
 

自適應模型中，假設所有的驅動器都是一樣的并且均勻分布在一個正方形的口徑中，用戶可以自定義驅動器影響函數的空間寬度。對于空間波長大于用戶自定義空間寬度的成分，自適應默認完全校正。
 

引入自適應光學系統后，經過大氣傳輸的激光光斑的初始Strehl ratio從0.04被顯著提升到了0.87。
 

模擬結果

 

    

圖2.經過大氣傳輸的激光波前分布，此時對應的Strehl ratio為0.04

圖3.經過自適應光學矯正后的大氣傳輸激光波前分布，此時對應的Strehl ratio為0.87