АННОТАЦИЯ 3
АТМОСФЕРНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ 7
1.1 Теория Колмогорова - Обухова 8
2 АДАПТИВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ПРОСТРАНСТВЕННО ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 11
2.1 Структура адаптивной оптической системы 12
2.2 Частота Гринвуда 20
2.3 Область изопланатизма 21
3 МОДЕЛИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ФЛУКТУАЦИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНОЙ НЕКОЛМОГОРОВСКОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ АТМОСФЕРЫ 24
4 АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 36
Актуальность исследования. Турбулентность атмосферы вызывает дрожание, размытие, мерцание оптических изображений и лазерных пучков. Системы адаптивной оптики предназначены для компенсации этих негативных эффектов. Создание высокоэффективных систем адаптивной оптики (АО) для компенсации искажений, вызванных турбулентной атмосферой, остается нерешенной задачей к настоящему моменту. Характеристики АО систем, требования к ее элементам в определяющей степени зависят от турбулентных условий атмосферы места расположения системы.
В течение длительного времени теория Колмогорова-Обухова использовалась для изучения распространения оптических волн через атмосферную турбулентность. Однако с развитием измерительной техники, и увеличением числа экспериментальных исследований атмосферной турбулентности все больше результатов измерений указывали на то, что атмосферная турбулентность не всегда подчиняется теории Колмогорова- Обухова. В литературе такое отклонение получило название неколмогоровская турбулентность. В реальной атмосфере эти отклонения часто наблюдается вблизи водной поверхности и в условиях горного рельефа, где располагаются астрономические телескопы. В результате предложена идеальная модель трехмерного спектра мощности неколмогороской турбулентности, имеющая следующие особенности: индекс степенного закона а принимает значение в диапазоне от 3 до 4, а не 11/3 как в модели Колмогорова-Обухова, амплитудный коэффициент является функцией спектрального степенного закона, а не 0,033. За последние годы с использованием неколмогоровских моделей спектральной плотности флуктуаций показателя преломления в расчетах характеристик оптического излучения, распространяющегося в атмосфере, был получен ряд теоретических результатов в области оптической связи, лазерного зондирования. В недавних работах обсуждает взаимосвязь между радиусом Фрида в условиях колмогоровской и неколмогоровской турбулентности. В то время как параметра Фриад является ключевой величиной при разработке и функционировании АО систем в атмосфере.
Цель работы. Оценка размера области изопланатизма, как одной из характеристик адаптивной оптической системы, в условиях анизотропной неколмогоровской турбулентности атмосферы.
Задачи исследования.
1. Обзор моделей спектральной плотности флуктуаций показателя преломления анизотропной неколмогоровской турбулентности атмосферы
2. Выбор модели для расчета характеристик адаптивной оптической системы
3. Аналитические расчеты пространственной корреляционной функции с моделью спектра неколмогоровской анизотропной турбулентности
4. Численные расчеты нормированной корреляционной функции для наклонов волнового фронта, высших аберраций (дефокусировка).
Объект исследования. Адаптивная оптическая система
Предмет исследования. Параметры адаптивной оптической системы Методы исследования. Аналитические и численные расчеты.
Выполнены аналитические и численные расчеты функции пространственной корреляции волновых аберрации, определяющей область изопланатизма адаптивной оптической системы, как одной их характеристик атмосферной адаптивной оптической системы для различных значений индексов, связанных с величиной анизотропии в модели спектральной плотности флуктуаций показателя преломления турбулентной атмосферы.
Показано, что область, где сохраняется корреляция, и как следствие область изопланатизма адаптивной оптической системы, увеличивается с увеличением спектрального индекса а отвечающего за анизотропию в модели спектральной плотности флуктуаций показателя преломления, и уменьшается с его уменьшением. При этом, чем выше порядок аберрации, тем меньше различия в размере области изопланатизма в условиях распространения оптического излучения в изотропной и анизотропной турбулентности
