水平大气通道的光波前倾斜功率谱的测量及其频率分析

在自适应光学系统设计和搭建过程中,一个关键的设计考虑因素就是倾斜镜的带宽,即Tyler频率。提出了一种根据实测的湍流整体倾斜功率谱直接计算Tyler频率的方法。首先利用Shack-Hartmann波前探测器,测量了水平湍流倾斜像差的功率谱,然后以一个衍射角为截止均方根残差,确定出Tyler频率。在实验所处的湍流条件下,水平湍流倾斜功率谱在高频部分与频率的-2次方成正比,与理论预言的-11/3次方成正比存在差异。还获得了Tyler频率的昼夜变化规律:在夜晚和清晨,水平湍流的Tyler频率变化缓慢,在实验所处的湍流条件下其值一般小于4Hz;在白天波动剧烈,实验测得其值最大可达到约20Hz。因此,对处于该湍流条件下的自适应光学系统,其倾斜镜的带宽需达到20Hz以上。