Разработка методов и систем адаптивной коррекции для формирования когерентных пучков и оптических изображений в атмосфере

Исследовано лазерное излучение с различными начальными распределениями амплитуды и фазы, распространяющееся в турбулентной атмосфере, на основе методов численного моделирования и натурных экспериментов, для чего построены и апробированы новые модели турбулентных возмущений атмосферы и алгоритмы управления. Выполнено исследование возможностей адаптивной коррекции искажений в оптической системе, фокусирующее лазерное излучение при распространении излучения в турбулентной атмосфере на протяженных трассах. Предложено развитие датчиков волнового фронта для регистрации оптических вихрей на основе анализа градиентов фазы и локальных наклонов. Дано описание математической модели и программного обеспечения, предназначенных для регистрации особых точек волнового фронта когерентного излучения (оптических вихрей). Впервые экспериментально объяснена причина потери эффективности адаптивной фазовой коррекции при распространении оптических волн в турбулентной атмосфере в условиях сильных флюктуаций интенсивности. По данным экспериментов, выполненных как на горизонтальных, так и на вертикальных атмосферных трассах, обнаружено, что, когда радиус когерентности в оптической волне становится меньше первой зоны Френеля, флюктуации интенсивности начинают влиять на данные фазовых измерений. Показано, что макет корректора наклонов продемонстрировал высокие технические параметры, достаточные для применения в системе АО. Созданная совместно с ИМКЭС СО РАН метеосистема АМК-03-4 обеспечивает измерения характеристик турбулентных метеополей. Предложена модель профиля скорости ветра, особенностью которой является учет скорости ветра на уровне 200 гПа как астроклиматического показателя качества изображений. Обнаружен эффект перемежаемости дрожания астрономических изображений. Эффект возникает при переносе ветром сформировавшихся в атмосфере областей когерентной турбулентности, заключается в периодическом ослаблении и усилении фазовых флюктуаций оптического излучения и обусловлен наличием большого числа областей когерентной турбулентности с наветренной стороны (и их последующим ветровым переносом). Результаты и разработанные модели могут быть использованы при проектировании оптических систем, предназначенных для работы в условиях атмосферной турбулентности.