1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
利用软件仿真对光场传感器重建波前相位的能力进行了研究。研究采用FFT算法模拟波的传播和衍射效应,利用Zernike多项式模拟像差, 根据相应的光场映射及逆光场映射理论,进行波前重建。研究了前22项单阶像差的波前相位重建情况,选取其中初级像差和二级像差的 重建结果做了比较分析,并针对复合像差的波前重建做了多组仿真实验,比较了低阶复合像差和高阶复合像差的重建误差。结果表明: 无论是单阶像差还是复合像差,光场传感器都能够重建波前相位,并且对低阶像差的相位重建效果好于高阶像差。
光场传感器 Zernike多项式 像差 相位重建 plenoptic sensor Zernike polynomial aberration phase reconstruction 大气与环境光学学报
2020, 15(2): 101
中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
基于非Kolmogorov湍流谱理论,建立了激光在非Kolmogorov谱湍流大气中 传输的数学物理模型,并在此基础上进行了数值仿真。结果表明湍流谱指数对激光传输特性及其相位补偿有重要影响。 在相同广义大气折射率结构常数条件下,湍流谱指数接近区间(3,4)两端时,激光远场光束质量较好;湍流谱指数趋向4时 自适应光学相位补偿效果较好。在广义大气相干长度相同的条件下,峰值Strehl比随湍流谱指数增加而增加。 针对归一化功率谱下激光传输特性进行了探讨,初步揭示了激光在非Kolmogorov湍流大气中的传输机理。
大气光学 湍流效应 非Kolmogorov谱 自适应光学 相位补偿 atmospheric optics turbulence effect non-Kolmogorov spectrum adaptive optics phase compensation
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
以大能量长脉冲激光能量的准确测量需求为牵引, 针对激光能量计吸收体温度特性进行了数值分析研究。结果表明: 吸收体内壁温度随脉冲结构呈周期性振荡, 随着壁深的增加, 震荡幅度迅速地降低, 吸收体外壁温度周期性消失。单脉冲能量相同时, 脉宽越短, 吸收体内壁温升越高; 重复频率越高, 吸收体内壁温升越高。而总能量相同时, 重复频率越高, 内壁温升越低。通过对吸收体结构的优化设计, 不仅能够获得序列长脉冲激光的总能量, 而且可以获得低重频（一般不大于10 Hz）序列脉冲激光的每个脉冲能量, 从而为长脉冲激光能量计的设计及应用等提供参考依据。
激光能量计 吸收体 长脉冲激光 温度特性 laser energy meter absorber long pulse laser temperature characteristics 红外与激光工程
2018, 47(4): 0406004
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
针对序列长脉冲激光,提出了衡量序列长脉冲激光热晕效应强度的热畸变参数,建立了序列长脉冲激光热晕效应的数值仿真模型,并进行了实验验证。对比分析后发现实验结果与仿真结果在光斑形态和大小方面具有较好的一致性,从而验证了序列长脉冲激光热晕效应的数学物理模型及仿真算法的可靠性。在此基础上,通过改变大气参数及发射系统参数进行大量的数值仿真,得出由序列长脉冲激光热晕效应引起的光斑扩展与热畸变参数的定量关系,即序列长脉冲激光热晕效应的定标规律。
大气光学 定标规律 数值仿真 序列长脉冲激光 热晕效应 光学学报
2017, 37(10): 1001001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了提高基于普适模型的无波前探测自适应光学（AO）算法的收敛性能，建立了一套基于Zernike模式的127单元变形镜AO系统仿真模型。以峰值斯特列尔比（Sr）和提出的快速稳定收敛百分比为评价标准，研究不同湍流强度下扰动系数、Zernike模式数、斜率因子对校正效果和收敛速度的影响，验证了该仿真系统对静态畸变波前良好的校正能力。结果表明，扰动系数小于0.01时系统可以稳定收敛；增加Zernike模式数可以提高系统收敛时的Sr，但同时收敛速度会有所降低。提出的改进矢量化斜率因子，可以有效提升系统在一次迭代后的校正效果，特别是对大畸变波前具有较强的适应性。
大气光学 自适应光学 波前校正 无波前探测 Zernike模式 变形镜
中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室，安徽 合肥 230031
热晕效应是高能激光大气传输最重要的非线性效应之一。利用激光大气传输四维仿真程序，针对高能固体脉冲激光大气传输的非线性热晕效应，采用常规自适应光学系统与随机并行梯度算法自适应光学系统对其相位补偿进行了数值模拟和分析。结果表明：当脉冲宽度1 ms，重复频率10 Hz，单脉冲发射功率500 kW时，常规自适应光学系统补偿效果较好；当脉冲发射功率增加或者重复频率增加时，随机并行梯度下降算法自适应光学系统补偿效果较好。
大气传输 热晕效应 自适应光学 随机并行梯度下降(SPGD)算法 atmospheric propagation thermal blooming effects adaptive optics stochastic parallel gradient descent algorithm
中国科学院 安徽光学精密机械研究所,中科院大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
采用能见度仪和温度脉动仪在我国东南沿海典型地区进行能见度和相对湿度测量实验,利用能见度与消光系数和波长的关系,分析了在雾霾和晴好两种天气条件下相对湿度对沿海气溶胶系统消光系数的影响.研究结果表明:对于波长为1.06 μm的激光,该地区两种天气下气溶胶粒子的潮解点均为80%左右;当相对湿度在80%~90%时,随着相对湿度增大,两种天气下消光系数相对干粒子时的增长率基本相同,吸湿增长因子主要介于1~2;当相对湿度大于90%时,二者相对增长差别很大,晴好天气下吸湿增长因子增大了两个量级,远大于雾霾天气.
气溶胶 雾霾 消光系数 相对湿度 潮解点 aerosol haze weather extinction coefficient relative humidity deliquescence point 强激光与粒子束
2015, 27(7): 071011
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
根据贝叶斯和Parseval定理，引入了频域内多帧湍流退化图像的近视解卷积复原算法。以大气湍流长曝光光学传递函数作为估计的光学传递函数。根据频域代价函数的特点，提出分步牛顿法求解代价函数。本算法能够处理未匹配的多帧图像，并能获得理想的复原图像。计算机仿真多帧湍流退化图像的复原结果表明：即使多帧图像未匹配，在不同湍流强度和不同噪声情况下算法仍能复原出好的图像效果。
图像处理 大气湍流效应 光学成像 近视解卷积 图像匹配
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室,安徽 合肥 230031
对开关键控(OOK)强度调制直接检测(IM/DD)方式的无线光通信接收发射系统的光电信号进行分析, 并使用最大后验概率(MAP)方法确定判决阈值。将对数正态分布作为湍流信道上光强闪烁模型,建立了系统 误码率与湍流强度、光源相干参数、激光发射器光功率等系统参数之间的定量关系。采用部分相干光作为信 号光能降低光源相干度,有效抑制湍流效应。计算结果表明:在一定条件下,湍流强度改变0.5个量级系统误 码率相差6~8个量级,且最优源相干参数可以通过计算得到,其对应部分相干光最有利于提高通信系统性能。
大气光学 无线光通信 阈值判决 对数正态分布 部分相干光 误码率 atmospheric optics wireless optical communication threshold decision lognormal distribution partially coherent light bit error rate
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
利用强飞秒激光在大气中产生等离子体通道内带电粒子的动力学模型, 综合考虑二体吸附、三体吸附、离解和复合等因素, 分析后续激光退吸附作用对等离子体通道寿命的影响, 给出有效延长通道寿命的后续激光控制参量。计算表明, 选择不同的激光注入形式和注入时间, 对通道寿命的延长有着不同的效果, 适当优化的激光可以延长通道寿命达25 μs以上。
飞秒激光等离子体 等离子体通道 退吸附 寿命 femtosecond laser plasmas plasma channel dissociation attachment lifetime
