自適應光學與大氣湍流

第一章 大氣湍流強弱的劃分

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文章目錄

• 自適應光學與大氣湍流
• 一、根據折射率波動的結構常數劃分
• 二、根據折射率結構函數劃分
• 三、折射率結構常數與大氣相干長度的關系

一、根據折射率波動的結構常數劃分

C_n（r），（structure constant C_n（r）for refractive index fluctuations）

[1]. J. I. Davis, “Consideration of Atmospheric Turbulence in Laser Systems Design,” Appl. Opt. 5, 139-147 (1966)

值得注意的是，作者說這種劃分也是很主觀的

we arbitrarily divide turbulence conditions into three categories, as the index fluctuations are weak, intermediate, or strong. Although this division is somewhat subjective, it provides a basis for estimating quantitatively the degree to which turbulence can degrade laser signals.

二、根據折射率結構函數劃分

關于折射率結構常數的定義

[2]. 沙洋. 差分到達角起伏測量大氣相干長度的誤差分析[D].中國科學技術大學,2017.

根據[1]的劃分，人們得到了一句折射率結構常數的湍流強弱劃分方式

[3]. 吳健，大氣中的光傳輸理論

其實這個分類方式就是對第一種的分類方式的閾值做平方得到的

三、折射率結構常數與大氣相干長度的關系

大氣相干長度的物理意義為：光學系統對經過大氣湍流擾動的光波成像時，其分辨率不會超過口徑為r₀的光學系統衍射極限分辨率。r₀值越大，表示大氣條件越好。在天文觀測中，通常也把大氣相干長度r₀當作大氣視寧度的度量，還是自適應光學望遠鏡的空間分辨率。

[4]何武光. 光電對抗中的激光大氣傳輸仿真研究[D].電子科技大學,2012.

在平面波條件下，設k為波數，L為傳輸距離，φ為天頂角，則r₀表示為：

若φ=0，即水平傳輸，上式可以簡化為

下面，我會附幾篇文章中關于r₀的測量結果

[5]仇樸章,劉忠.現代天文選址中的視寧度[J].天文學進展,1993(01):55-61.

[6]. 吳鵬飛,賈璐瑤.西安地區大氣相干長度的實驗測量及分析[J].激光與光電子學進展,2020,57(09):33-40.
[1]吳曉慶,錢仙妹,黃宏華,汪平,崔朝龍,青春.麗江高美古視寧度、等暈角及相干時間的探空測量[J].天文學報,2014,55(02):144-153.DOI:10.15940/j.cnki.0001-5245.2014.02.003.

稍微有點跑題，理論上可以根據大氣相干長度與折射率結構常數的關系，找到基于大氣相干長度的湍流強弱劃分方法。但我看過的文獻中并沒有類似的劃分，因此我把有關文獻中測量到的大氣相干長度擺了出來。

總結

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