超长空间激光传输数值模拟研究进展

文章主要围绕空间引力波探测中超长空间链路传输部分进行介绍,概述了目前国内外星间传输仿真时采用的计算方法,以及指向抖动引起的相位噪声分析方法。相较于地基引力波探测,空间引力波探测可以有效降低噪声,增加干涉臂长度,从而实现更高精度、更低频率的探测。在长达数百万公里的传输距离,以及皮米量级数值模拟的精度要求下,需要考虑指向角变化引起的相位噪声。研究表明,在2.5×10~9 m的传输距离下,离焦和像散是影响指向抖动噪声的主要像差。通常情况下,相位驻点位置与原点位置存在一定偏离,需要对望远镜角度进行调整,才能使相位噪声最小化。在相位驻点位置进行引力波探测,可以有效降低相位噪声,并降低望远镜出瞳波前的质量要求。而大的离焦像差与小的彗差可以使相位驻点接近光轴,提高接收到的激光功率。

基于高阶边界散射变换的二面角快速成像算法

基于二面角的单站圆周扫描模型,本文分析了不同张角二面角的奇次反射回波分布规律.通过建立正向散射模型并求解在各观测角度下对散射场贡献最大的出射点,证明了在二面角内的各种散射中,镜面反射起主导作用.基于此,本文只考虑镜面反射对散射场的贡献,建立了出射边驻定相位点与回波波前之间的一一对应关系,提出了一种高阶边界散射变换(high-order boundary scattering transform,HBST)算法,有效消除了由多次反射带来的成像伪影.相较传统的后向投影算法,本文提出的HBST算法在计算量和成像效率上都有显著的提升,仿真和实验结果验证了算法的有效性.