[发明专利]一种基于多子孔径成像的大气等晕角测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气等晕角测量方法，特别是一种适用于具有不同尺寸的圆形和方形子孔径的多子孔径成像的大气等晕角测量方法。

背景技术

大气湍流是一种非均匀的随机介质，光在湍流大气中传输，受大气折射率起伏变化的影响，光波的相位和振幅同时发生随机起伏，从而产生波前畸变，引起光强闪烁、质心漂移以及光斑破碎等一系列的湍流效应。等晕角是表征大气湍流的特征参数之一，它描述在某一圆锥区域内大气湍流相关的最大角度，即在等晕角范围内大气路径上湍流造成的畸变基本相同，反映了通过大气到达观测点的光波波前的角度相关性。

G.C.Loos和C.B.Hogge在1979年出版的APPLIED OPTICS第18卷第2654-2661页的论文“大气湍流和等晕角”(G.C.Loos and C.B.Hogge，“Turbulence of the upper atmosphere and isoplanatism”，Appl.Opt，Vol.18，2654-2661，1979)中给出了星光闪烁的强度和等晕角之间具有反向相关性，并通过推导得出当采用直径为0.11m圆形接收孔径时星光闪烁方差与等晕角具有相同的高度权重函数，可通过湍流大气中光闪烁效应测量方法，即星光闪烁法测量等晕角。此时的直径0.11m圆形孔径也被称为星光闪烁法的等晕角测量孔径(isoplanometer)。

F.D.Eaton和W.A.Peterson等在1985年出版的APP LIED OPTICS卷24第3264-3273页的论文“等晕角直接测量及相关的大气条件”(F.D.Eaton and W.A.Peterson，“Isoplanatic  angle  direct  measu rements  and associated atmospheric conditions”，Appl.Opt，Vol.24，3264-3273，1985)中推导出在等晕角测量孔径下，波长为0.5μm时，直接由星光信号闪烁方差计算等晕角的公式为：

θ0=PC[log(1+σs2/<S>2)]-3/5---(1)]]>

式中，为星光信号方差，<S>为星光信号的平均值，PC为常数，通过实验数据拟合出PC=0.9676。

由于星光闪烁法方法简便，可实现性强，目前成为工程中测量等晕角所广泛采用的方法。例如中国科学院安徽光机所研制的等晕角测量仪，可参考1994年5月发表在《强激光与粒子束》的一篇论文，题为《大气相干长度与等晕角的测量》，杨高潮著。

但是上述星光闪烁法测量等晕角要求在等晕角测量孔径下进行，即仅适用于0.11m的圆形接收口径光学系统，如果不能满足测量要求，由于孔径的平滑作用，测量得到的等晕角会有很大误差。因此在采用大口径望远镜测量时通常需要在前端安装直径为0.11m的圆孔形挡板。