16主动光学和自适应光学
《天文望远镜原理和设计》读书笔记思维导图
06
参考文献
05
7.5 射电 望远镜的接 收器
第八章 射电天文望远镜的设计
8.1 天线的误差理 论和保形设计
8.2 射电望远镜的 结构设计
8.3 射电天文干涉 仪
参考文献
第九章 毫米波和亚毫米波望远 镜
9.1 温度对毫 1
米波和亚毫米 波望远镜的 影...
9.2 毫米波和 2
亚毫米波望远 镜的结构设计
最新版读书笔记，下载可以直接修改
《天文望远镜原理和设计》
思维导图PPT模板
本书关键字分析思维导图
射电
控制
参考文献
光学
天文望远 镜
设计
成像
结构设计
测量天文射线源自大气望远镜原理
要求
空间
射电望远 镜
镜面
理论
01 中文第一版前言
目录
02 英文第一版前言
03
第一章 光学天文望远 镜基础
05
第三章 天文望远镜的 结构和控制
013 第十一章 引力波、宇 宙线和暗物质望远镜
015
附录1 望远镜名称的 缩写
014
第十二章 天文望远镜 综述
016
附录2 标准单位的中、 英文缩写
本书是一本全面介绍各类天文望远镜原理和设计的专著。涉及各类天文望远镜的原理、技术及设计，内容包 括主动光学和自适应光学，人造引导星，斑点，能量和振幅干涉仪，口径综合，全息面形测量，红外信号调制， 光学桁架，隐形面形设计，激光干涉仪，车任科夫荧光探测器，大视场后向反射器，Ｘ射线和伽吗射线的成像， 精密测量系统等等。望远镜的各个专门部件的设计原理分别在相关的章节中进行介绍，帮助读者将原理应用到各 类望远镜中。
3
自适应光学概述
自适应光学系统
• 自适应光学（AO）是由大气引起的波面误差由一个可变形的镜面 进行实时校正的光学技术，是一个快速增长的多学科领域，包括物理、 化学、电子和计算机科学。AO系统用于校正（形成）一束光的波前。 历史上，该系统起源于天文学和国防，它可产生高分辨率的天文 图像；更清晰的图像产生对比度的额外增益，这对天文学家也有好处， 因为这意味着他们可以探测到其他方法无法观察到的暗淡的天体。当 天文学家在努力克服大气湍流的模糊效应时，国防承包商们却关心如 何保证他们的高功率激光器的光子可正确导向，从而击毁战略目标。 最近，由于在AO组件的精密度和简单化方面的改进，研究人员 已经利用这些系统在飞秒脉冲整形、显微镜、激光通信、视力矫正以 及视网膜成像等领域取得突破。虽然这些领域相差很大，由于不需要 的时变效应的存在，这些领域都将从自适应光学系统中受益。 通常，AO系统由3部分组成：（1）波前传感器，用于测量波前 偏移，（2）可变形镜片，可改变形状以校正高度畸变的波前，及（3） 实时控制软件，用波前传感器收集到的信息计算可变形镜片应该采用 的合适的形状，以抵消畸变的波前。 •
自适应光学控制系统的有效带宽分 析
• 自适应光学技术用在透过大气的目标成像或激光 大气传输的光学系统中，实时校正由大气湍流扰 动引起的随机波前相位畸变，提高光束质量。由 于大气湍流的变化速度较快，要求自适应光学系 统有足够高的控制带宽。目前国际上的自适应光 学系统普遍采用简单的比例积分（ＰＩ）控制器， 并且用闭环带宽作为衡量自适应光学系统对大气 湍流校正能力的主要指标。作者认为，有必要研 究自适应光学控制系统的带宽特点，分析限制控 制系统带宽的因素，并且在不加大硬件复杂性的 情况下，研究合理的高带宽控制器。
•
•
自适应光学系统的构成
干扰条件下提高主动导引头目标截获能力的措施
干扰条件下提高主动导引头目标截获能力的措施随着现代战争的不断发展和技术的不断进步，主动导引头（Active Seeker）的应用越来越广泛。
主动导引头是一种能够主动搜索目标并进行跟踪的导弹制导头，具有高精度、高效率、高可靠性等优点，被广泛应用于空中、海上、地面等各种战斗场合。
然而，在战斗环境中，敌方常常会采取各种干扰手段，使主动导引头的截获能力受到影响，给导弹的制导带来难题。
因此，如何在干扰条件下提高主动导引头目标截获能力，成为了一个重要的研究方向。
一、干扰形式及其对主动导引头的影响在战斗环境中，敌方会采取各种干扰手段，主要包括以下几种形式：1. 电子干扰：通过电磁波的干扰，使主动导引头无法正常工作，导致目标无法被截获。
2. 光学干扰：通过激光、红外等手段，使主动导引头的光学系统受到干扰，无法准确识别目标。
3. 声学干扰：通过声波干扰，使主动导引头的声学系统受到干扰，无法准确识别目标。
不同形式的干扰对主动导引头的影响也不同。
电子干扰对主动导引头的影响最为显著，可以使导弹的制导系统失去作用，导致导弹无法正常跟踪目标。
光学干扰和声学干扰对主动导引头的影响相对较小，但也会使导弹的制导精度受到影响，导致导弹无法精确打击目标。
二、提高主动导引头目标截获能力的措施针对不同形式的干扰，可以采取不同的措施来提高主动导引头的目标截获能力。
1. 电子干扰针对电子干扰，可以采取以下措施：（1）采用抗干扰技术：主动导引头可以采用抗干扰技术，通过加强电磁兼容性、增强信号处理能力等手段，提高主动导引头对电子干扰的抵抗能力。
（2）采用多波段制导：多波段制导是指在不同的频段上进行制导，可以避免单一频段受到电子干扰的影响，提高主动导引头的抗干扰能力。
（3）采用主动干扰：主动干扰是指主动导引头发射干扰信号，干扰敌方的电子设备，从而降低敌方的干扰能力，提高主动导引头的截获能力。
2. 光学干扰针对光学干扰，可以采取以下措施：（1）采用多光谱制导：多光谱制导是指在不同的波段上进行制导，可以避免单一波段受到光学干扰的影响，提高主动导引头的抗干扰能力。
中科院光学工程考研(南京天文光学技术研究所)参考书、历年真题、报录比、研究生招生专业目录、复试分数线
2015中科院光学工程考研（南京天文光学技术研究所）参考书、历年真题、报录比、研究生招生专业目录、复试分数线一、学院介绍中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所于2001年4月25日由原南京天文仪器研制中心科研部分组建而成，1998年首批进入中国科学院知识创新工程。
中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所（简称：南京天光所）的前身中国科学院南京天文仪器研制厂始建于1958年12月，1991年更名为中国科学院南京天文仪器研制中心，1998年其科研部分和高技术镜面实验室首批进入中国科学院知识创新工程试点，2001年4月该部分组建成为现中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所。
南京天光所是我国专业天文仪器研制及天文技术研究和发展的重要基地，自其前身1958年成立五十多年来，为我国成功研制40多种门类齐全的天文仪器，包括Ⅱ型光电等高仪、太阳磁场望远镜、1.26米红外望远镜、2.16米天文望远镜、13.7米毫米波射电望远镜、太阳精细结构望远镜、多通道太阳望远镜、折轴阶梯光栅分光仪等中国天文观测的主要仪器，开展的天文望远镜光学的研究覆盖了天文光学的主要方面，至今仍在我国天文技术领域发挥着重要作用，同时为世界天文学发展做出了贡献。
迄今共获得国家、院部省级的各种奖67项。
其中，作为第一获奖(完成)单位,获国家科技进步一等奖1项、国家自然科学二等奖1项、国家科技进步二等奖4项、国家科技进步三等奖1项。
作为第二获奖(完成)单位获国家科技进步一等奖1项、国家科技进步二等奖2项。
另外还为美国、西办牙、日本和韩国等国家研制了30余台天文仪器。
南京天光所承担的国家大科学工程“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”（简称LAMOST 项目）已竣工，通过国家验收，被评为“2008年度中国十大科技进展新闻”、“2008年度中国基础研究十大新闻”、“2008年度十大天文科技进展”，位居榜首。
LAMOST的建成，突破了天文望远镜大视场与大口径难以兼得的难题，建成了具有我国自主知识产权的、目前国际上口径最大的大视场望远镜，也是国际上光谱获取率最高的望远镜，成为我国光学天文望远镜研制的又一个里程碑。
地基大口径望远镜系统结构技术综述
地基大口径望远镜系统结构技术综述张景旭【摘要】The developing status of large aperture ground-based telescopes is reviewed in this paper.The significance of bigger apertures for telescopes and their main technological approaches are expatiated and the summary on appliance values of modern large aperture telescopes is given.Then,it introduces five kinds of modern typical large telescope systems,which represent the topmost technological level.The key structures and technologies of large telescopes about mount,telescope tubes,primary mirror supports and secondary mirror assemblies are disscussed.Finally,it summarizes the developing trends of the large aperture ground-based telescopes and points out that some of the optical systems in the telescopes have been changed from coaxial systems to off-axial systems,while they are better application prospects.%概述了地基大口径望远镜的发展状况,阐述了口径变大的意义及实现的关键技术途径。
自适应光学概述及光学质量评价
第3章自适应光学概述及波面的数值模拟3.1 自适应光学的发展史自适应光学的基本概念是巴布科克（H.W.Babkoc）于1953年首先提出来的。
他提出用波前传感器来探测波前畸变的信息，再用任意变形的光学器件产生可控的光学相移，来补偿波前畸变。
1956年莱顿（B.Leighton）研制了补偿天文望远镜影像运动的一阶主动光学系统。
这个系统带宽为5Hz的由电磁控制的倾斜跟踪系统，补偿像晃动，得到了当时的最佳照片。
60年代初期，微波领域出现了对电磁波进行自适应控制的技术，1964年斯科尔尼克（M.I.Skolnik）和金（D.D.King）提出了“相位共轭”原理。
目前已成为自适应光学实现的基本原理。
对于相位共轭的原理，若存在相位误差的光场可表示为1iE E eφ=其中φ是由于扰动造成的光相位起伏。
自适应光学系统的作用是在系统中产生与入射光场共轭的调制2iE E eφ-=于是，上述两个光场叠加的结果使相位误差得以补偿输出近似平面波光场。
根据光学原理，一束无像差的平面波经理想光学系统后，可以得到达衍射极限分辨率的像。
自适应光学通常只是校正相位的误差，对于远场光斑的振幅没有影响。
在某些振幅误差也较大的场合，校正效果会受到影响，但是对于大多数的应用，仅仅是校正相位误差就已经满足实际的需要了。
1972年，B.Y.Zedovich观察到填充C S的光波导产生布里渊后向散射过程中展现12出一种极为奇特的性能。
如果将这一课引起畸变的原件放在C S盒的前面，畸变12被“消除”了。
这就使非线性光学的相位共轭现象（NOPC），利用它可以自动校正光波的波前畸变。
经过持续研究，前苏联学者们在其他受激非弹性过程，如喇曼散射和瑞利散射中也发现了相位共轭波，在这一领域中做出重要贡献的有亚里夫（Yariv）和赫尔沃契（Hellwarth）等。
这样，就出现了非线性光学式自适应系统。
目前这种系统只适用于发射激光等小范围，而且当前适用的非线性介质时间常数较大，限制了它的应用范围，目前只是停留在理论研究阶段。
重点项目
重点项目各个学部情况数理科学部2014年度数理科学部发布84个重点项目领域，共收到申请281项，资助72项，资助经费25 350万元，平均资助强度352.08万元/项。
2015年度数理科学部拟资助重点项目68～78项，其中数学拟资助13～16项，力学拟资助15～18项，天文拟资助9～12项，物理Ⅰ拟资助16～19项，物理Ⅱ拟资助15～17项。
预计数学学科的平均资助强度高于280万元/项，力学、天文、物理Ⅰ、物理Ⅱ学科的平均资助强度高于360万元/项，资助期限均为5年。
以申请方向中的申请代码区分各领域。
为了进一步提高重点项目的水平和质量，要求申请人曾主持完成过国家级项目，研究队伍具有一定规模。
申请人必须在申请书的附注说明栏中填写所申请方向的名称，否则不予受理；填报申请书时一定要填写到细分的申请代码。
2015年度受理的重点项目申请方向如下：1. 编码与密码中的几何方法（A0101，A0102）2. 自守表示与算术代数几何（A0101）3. 量子群及其在数学物理中的应用（A0102，A0109）4. 复解析簇的前沿问题研究（A0103，A0105）5. 子流形与曲率流（A0103，A0104）6. 小波分析的理论及应用（A0105）7. 临界点理论及其应用（A0106，A0108）8. 算子代数理论及其应用（A0106）9. 具有随机现象的动力系统（A0107）10. 非局部动力系统（A0107）11. 流体边界层的数学理论（A0108）12. 退化椭圆偏微分方程及其应用（A0108）13. 随机树与随机图（A0110）14. 生物医学大数据的统计推断方法（A0111）15. 实际问题驱动的组合优化算法及理论（A0112、A0116）16. 无穷维随机控制理论（A0113）17. 易燃气体燃烧爆炸过程中自由界面形成与运动的建模与分析（A0114）18. 生物信息学中的数学理论与方法（A0114）19. 影像医学诊断治疗中的数学方法及理论（A0114，A0117）20. 复杂推理的逻辑基础及其量化模型（A0115）21. 网络设计中的图论方法（A0116）22. 复杂多源异构数据协同计算的数学理论与方法（A0117）23. 流形上偏微分方程的数值方法与理论（A0117）24. 多维非线性与不确定性系统动力学（A0202）25. 复杂系统动力学建模、分析与控制（A0202）26. 先进材料和结构的变形与破坏机理（A0203）27. 疲劳、断裂与结构可靠性（A0203）28. 多场条件下材料与结构的力学行为（A0203）29. 非定常复杂流动机理与控制（A0204）30. 船舶、海洋与海岸工程水动力学（A0204）31. 航空航天飞行器中的流动与推进机理（A0204）32. 人类健康与医学中的生物力学问题（A0205）33. 爆炸与冲击下材料和结构的力学行为（A0206）34. 复杂力学问题的计算方法与软件（A02）35. 实验力学新方法与新技术（A02）36. 环境演化与灾变中的关键力学问题（A02）37. 高端装备和先进制造中的关键力学问题（A02）38. 极端条件下的关键力学问题（A02）39. 能源与资源领域的关键力学问题（A02）40. 流固耦合力学理论与方法（A02）41. 第一代天体和宇宙大尺度结构的形成与演化以及宇宙学参数测定（A0301）42. 星系形成、结构与演化，星系际介质（A0302）43. 活动星系核及星系层次的剧烈活动（A0302）44. 银河系极早期天体和不同星族的结构与演化（A0303）45. 恒星形成、结构与演化，星际介质（A0303）46. 恒星晚期演化，致密天体及其相关的爆发现象和辐射机制（A0303）47. 太阳系天体及系外行星系统（A0303，A0304，A0307）48. 太阳磁场的精细结构、基本磁元诊断和性质、活动区磁场拓扑及演化（A0304）49. 太阳活动起源、动力学演化、多波段电磁和粒子辐射及其日地物理效应（A0304）50. 太阳大气的结构、加热和波动（A0304）51. 天体测量与天体力学基本理论和方法（A0306，A0307）52. 高精度天体测量参数测定与天文参考架（A0306）53. 空间和极端环境天文观测技术方法（A0308）54. 低噪声、阵列接收技术、数字信号处理及大口径射电望远镜技术（A0308）55. 主动光学、自适应光学、光干涉，大口径光学天文望远镜及焦面仪器新技术（A0308）56. 新能源中的物理问题（A0402，A0403，A0404）（1）新能源材料探索和物理研究（2）先进节能材料物理机制研究和器件物理（3）高效能量转换和存储中的物理问题57. 量子信息的物理基础（A0402，A0403，A0404）（1）量子态产生、操控及测量中的物理问题（2）量子纠缠和多组分关联的物理实现和度量（3）基于具体物理系统的量子信息处理和固体量子计算（4）量子模拟的理论、方案与实验58. 先进功能材料物理（A0402，A0404）（1）表面、界面、人工微结构物理（2）以自旋为信息载体的新功能材料与器件物理（3）智能材料的物理问题59. 受限或关联量子体系中的物理问题（A0402）（1）低维体系中的电、热及自旋输运（2）量子体系的维度与拓扑物性（3）微纳结构中量子态的超快/相干控制（4）关联电子系统中的新奇量子态及量子相变60. 软物质体系中的物理问题（A0401，A0402）（1）界面体系的结构、功能特性及调控（2）软物质微结构与相互作用（3）与生命科学相关的物理问题61. 物质结构和性质的计算与模拟（A0402）（1）新型功能材料的计算设计和物性预测（2）复杂体系、实际材料体系、极端条件下结构和性质的计算模拟62. 原子分子多体相互作用及其在极端条件下物理过程（A0403）（1）高温稠密等条件下的原子分子性质（2）高电荷态原子、高激发态原子分子及碰撞过程（3）原子分子多体关联效应的高精度理论与计算方法63. 原子分子体系量子动力学过程（A0403）（1）分子体系的多碎片关联及量子多体过程（2）超快原子分子过程与量子态演化操控（3）大分子及团簇体系物性及其相关量子过程64. 光电转换过程中的新物理与新机制（A0404）（1）人工微纳结构中光电转换新机理（2）太阳能应用中的高效光电转换问题（3）高效能量转换中的光物理过程65. 超快、超强光物理（A0403，A0404）（1）超快光谱技术及在物质科学中应用（2）超短激光脉冲整形与载波相位调控物理与应用（3）超快强光场下原子、分子、团簇行为66. 新型光源、新光谱物理与技术（A0404）（1）THz辐射源、光谱及其应用（2）光场时空调控新机理、新方法及其应用（3）高效发光及光谱调控67. 非线性光学前沿问题（A0404）（1）强相对论非线性光学（2）超快非线性光学新现象与新物理（3）弱光非线性光学过程68. 量子光学中的新现象（A0402，A0403，A0404）（1）受限光子–原子相互作用与腔量子电动力学（2）固态与人工结构中的量子光学问题（3）光场量子态的制备、操控与测量（4）量子光力效应（Quantum Opto-Mechanics）69. 新型声学换能器及其阵列（A0405）（1）声学换能器、阵列及其声场建模（2）新型声场及其成像、操控应用（3）新型声人工结构及复杂声场70. 海洋声场时空特性及其应用（A0405）（1）三维非均匀海洋环境中的声传播、起伏与散射特性（2）基于海洋声场时间、频率与空间相干特性的远程探测新原理、新方法（3）海洋声学层析新方法及其在海水声速快速预报中的应用71. 复杂介质中声的产生、传播、检测与作用理论（A0405）（1）声波与物质的相互作用及其效应（2）定量声学探测与评价的新理论和新方法（3）流固耦合系统的噪声与振动控制（4）生物医学超声新物理、新机制72. 自主创新实验技术的探索（A0401，A0402，A0403，A0404，A0405）（1）先进低维样品制备方法与技术（2）物性测量新原理与技术73. 量子与经典物理前沿基础理论研究（A0501）74. 统计物理与复杂系统前沿基础理论研究（A0501）75. 引力与宇宙学前沿问题研究（A0501）76. 标准模型及新物理的精密计算（A0502）77. –粲物理研究（A0502）78. 强子及强相互作用性质研究（A0502，A0503）79. 中高能重离子物理与新物质形态研究（A0503）80. 原子核结团态性质研究（A0503）81. 放射性核束物理研究（A0503）82. 中子物理、反应堆及其先进技术和实验方法研究（A0504，A0505）83. 核技术及其应用（环境、材料、生命科学）的基础研究（A0504）84. 核辐射防护及环境保护中的物理与关键技术问题研究（A0504，A0505）85. 加速器物理及其先进技术研究（A0505）86. 核探测及核电子学先进技术研究（A0505）87. 强激光等离子体和惯性约束聚变物理前沿问题研究（A0506）88. 磁约束聚变等离子体物理及诊断新方法（A0506）89. 低温等离子体物理及关键技术基础研究（A0506）90. 同步辐射先进技术和实验方法研究（A0507）化学科学部―十二五‖期间前4年，化学科学部对重点项目的支持在数量和资助强度上都有所增长。
自适应光学参数
自适应光学参数1. 引言自适应光学参数是一种用于调整光学系统中各个元件的参数以适应不同环境条件的技术。
它可以根据外界的变化实时地调整光学系统的焦距、光圈、曝光时间等参数，从而优化图像质量，提高成像效果。
本文将介绍自适应光学参数的原理、应用和发展前景。
2. 原理自适应光学参数的原理基于反馈控制系统。
它通过感知环境中的变化，如光照强度、物体距离等，将这些信息反馈给光学系统，然后根据反馈信号调整相应的参数。
常见的自适应光学参数包括焦距、光圈和曝光时间等。
2.1 焦距调节焦距是指镜头将平行入射的光线汇聚成像点所需的距离。
在传统相机中，焦距通常是固定的，无法根据实际情况进行调整。
而在自适应光学系统中，可以通过改变镜头与图像传感器之间的物理距离或使用可变焦镜头来实现焦距的调节。
根据外界环境的变化，系统可以自动调整焦距，以获得清晰的图像。
2.2 光圈调节光圈是指镜头中光线通过的孔径大小。
它决定了进入相机的光线量，从而影响图像的明暗程度和景深。
在自适应光学系统中，可以通过改变光圈的大小来调节光线的进入量。
当环境亮度较低时，系统可以自动扩大光圈，增加进入相机的光线量，从而提高图像亮度。
2.3 曝光时间调节曝光时间是指感光元件（如CCD或CMOS）暴露于光线下进行信号积累的时间长度。
在自适应光学系统中，可以根据环境亮度自动调整曝光时间。
当环境亮度较低时，系统会延长曝光时间以增加信号积累量，从而提高图像质量。
3. 应用自适应光学参数技术在多个领域都有广泛的应用。
3.1 智能手机摄影随着智能手机摄影技术的快速发展，人们对于摄影的要求越来越高。
自适应光学参数技术可以使智能手机的摄像头根据不同场景自动调整焦距、光圈和曝光时间，提供更加清晰、明亮和细腻的图像。
3.2 车载相机车载相机在交通监控、行车记录等方面起着重要作用。
自适应光学参数技术可以让车载相机根据不同路况和天气条件调整焦距和曝光时间，从而提供更加清晰和准确的图像信息。
自适应光学
激光引导星
为了克服引导星的限制，最有效的方法是人为制造一颗引导星，这也被称为激光导星（LGS）。大气中间层 的钠原子或一些其他位于低层大气的微粒都能够反射脉动的激光从而造成狭小的光斑。前者反射的光集中在90千 米的高度（纳共振），后者大概集中在10到20千米（瑞利漫散）。这样一个人造引导星可以离目标星无限地近， 波前传感器通过测量反射的激光来纠正来自目标星光束的波前的扭曲。
自适应光学的控制系统是一台专门的计算机，它通过分析由波前传感器采集的数据来对镜面的形状做出修正。 分析必须在极短的时间内完成（0.5到1毫秒内），不然大气情况的改变将使系统的改正因延误而产生错误。
等晕角对自适应光学系统的影响很大，当波长为2/265米时等晕角大约为20",但当波长为0.6/265米的时候, 等晕角只有5"左右，这个时候就很难在如此小的范围内找到足够亮的引导星。以上所述的情况在红外波段要比可 见波段改善许多：首先大气湍流对长波的影响较小，从而波前的扭曲较小，找一颗比较暗的引导星往往也能满足 要求；再加上红外波段的等晕角一般比较大，于是红外波段的自适应光学改正比可见波段要理想许多。
相关信息
相关信息
自适应光学（英语：Adaptive optics,AO）是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变， 从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的概念和原理最早是在1953年由海尔天文台的胡瑞斯·拜勃库克 （Horace Babcock）提出的，但是超越了当时的技术水平所能达到的极限，只有美国军方在星球大战计划中秘密 研发这项技术。冷战结束后，1991年5月，美国军方将自适应光学的研究资料解密，计算机和光学技术也足够发 达，自适应光学技术才得以广泛应用。配备自适应光学系统的望远镜能够克服大气抖动对成像带来的影响，将空 间分辨率显著提高大约一个数量级，达到或接近其理论上的衍射极限。第一台安装自适应光学系统的大型天文望 远镜是欧洲南方天文台在智利建造的3.6米口径的新技术望远镜。越来越多的大型地面光学/红外望远镜都安装了 这一系统，比如位于夏威夷莫纳克亚山的8米口径双子望远镜、3.6米口径的加拿大-法国-夏威夷望远镜、10米口 径的凯克望远镜、8米口径的日本昴星团望远镜等等。自适应光学已经逐步成为各大天文台所广泛使用的技术，并 为下一代更大口径的望远镜的建造开辟了道路。
地平式大口径地基望远镜主光学系统装调技术
地平式大口径地基望远镜主光学系统装调技术孙敬伟;王建立;陈涛;范李立【摘要】望远镜的装调过程对整个望远镜系统的精度具有至关重要的作用.本文扼要地叙述了地平式大口径地基望远镜系统的装调过程,描述了在整个视场要获得较好像质的工程方法,找出装调的一般规律,其方法主要适用于卡式和R-C式望远镜.装调过程主要包含针对系统的粗调和针对光学系统像差的精调.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)003【总页数】5页(P233-237)【关键词】地平式地基望远镜;装调;光学像差;彗差;像散【作者】孙敬伟;王建立;陈涛;范李立【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】TH7511 概述随着主动光学和自适应光学技术的发展和进步,大口径地基光电望远镜展示出非凡的能力,除用于天文观测外,作为空间目标监视系统的主力设备还起着不可估量的作用。
目前全世界 2 m口径以上的望远镜应在百架左右,其中 3～6 m口径的望远镜有 20架左右,且主要以地平式望远镜为主,可见地平式望远镜的装调过程具有及其重要的作用,它的精度对望远镜未来的应用有很深的影响。
望远镜的装调过程主要包括:机构中机械轴的确定、镜子的支撑、整个系统的光轴等,实现以上过程需借助测微准直望远镜以及五棱镜等光学器件的辅助。
以欧洲南方天文台(ESO)的 VLT[1]为例,其装调过程主要包含以下过程:(1)粗调:该过程为针对主镜室和次镜室相对于望远镜旋转轴的机械调整过程。
主镜(M1)和次镜(M 2)分别固定于其镜室的中心。
中国天文学会天文学名词审定委员会第1-6批天文学名词的推荐译名
中国天⽂学会天⽂学名词审定委员会第1-6批天⽂学名词的推荐译名The 1st - 6th Drafts for the Chinese-Translation of Astronomical Terms recommanded byThe Astronomical Terminology Committee of the CASabsolute stability 绝对稳定性absorbing dust mass 致吸尘物质absorption trough 吸收槽abundance standard 丰度标准星accreting binary 吸积双星accretion column 吸积柱accretion flow 吸积流accretion mound 吸积堆accretion ring 吸积环accretion stream 吸积流acoustic mode 声模active binary 活动双星active chromosphere binary 活动⾊球双星active chromosphere star 活动⾊球星active optics 主动光学actuator 促动器Adams ring 亚当斯环adaptive optics ⾃适应光学additional perturbation 附加摄动AGB, asymptotic giant branch 渐近巨星⽀Alexis, Array of Low-Energy X-ray 〈阿列克希斯〉低能 X 射线Imaging Sensors 成象飞⾏器AM Herculis star 武仙 AM 型星amplitude spectrum 变幅谱angular elongation 距⾓anonymous galaxy 未名星系anonymous object 未名天体anti-jovian point 对⽊点annular-total eclipse 全环⾷aperture photometry 孔径测光APM, Automated Photographic Measuring 〈APM〉底⽚⾃动测量仪systemapoapse 远质⼼点apoapse distance 远质⼼距apogalacticon 远银⼼点apomartian 远⽕点apparent association 表观成协apparent luminosity function 视光度函数apparent superluminal motion 视超光速运动apsidal advance 拱线进动apsidal precession 拱线进动Arcturus group ⼤⾓星群area image sensor ⾯成象敏感器area photometry ⾯源测光area spectroscopy ⾯源分光argument of pericentre 近⼼点幅⾓ASCA, Advanced Satellite for Cosmology 〈ASCA〉宇宙学和天体物理学and Astrophysics ⾼新卫星asteroidal dynamics ⼩⾏星动⼒学asteroidal resonance ⼩⾏星共振asteroid family ⼩⾏星族asteroid-like object 类⼩⾏星天体asteroseismology 星震学astration 物质改造astroparticle physics 天⽂粒⼦物理学astrostatistics 天⽂统计学asymptotic branch 渐近⽀asymptotic branch giant 渐近⽀巨星atmospheric parameter ⼤⽓参数ATNT, Australia Telescope National 澳⼤利亚国⽴望远镜FacilityATT, Advanced Technology Telescope 〈ATT〉⾼新技术望远镜automated measuring machine 天⽂底⽚⾃动测量仪automatic photooelectric telescope ⾃动光电测光望远镜( APT )AXAF, Advanced X-ray Astrophysical ⾼新X射线天体物理台FacilityBaade's window 巴德窗Baade—Wesselink analysis 巴德—韦塞林克分析Baade—Wesselink mass 巴德—韦塞林克质量Baade—Wesselink method 巴德—韦塞林克⽅法Baade—Wesselink radius 巴德—韦塞林克半径background galaxy 背景星系Barnard's galaxy ( NGC 6822 ) 巴纳德星系barycentric dynamical time ( TDB ) 质⼼⼒学时Belinda 天卫⼗四Bianca 天卫⼋bidimensional spectrography ⼆维摄谱bidimensional spectroscopy ⼆维分光Big-Bang nucleosynthesis ⼤爆炸核合成binarity 成双性binary asteroid 双⼩⾏星binary flare star 耀变双星binary millisecond pulsar 毫秒脉冲双星binary protostar 原双星bioastronomy ⽣物天⽂学bipolar jet 双极喷流bipolar outflow 偶极外向流bipolar planetary nebula 双极⾏星状星云blazar 耀变体blazarlike activity 类耀活动blazarlike object 耀变体Black-eye galaxy ( M 64 ) ⿊眼星系BL Lacertae object 蝎虎天体BL Lacertid 蝎虎天体blue compact galaxy ( BCG ) 蓝致密星系blue straggler 蓝离散星bolometric albedo 热反照率bolometric light curve 全波光变曲线bolometric temperature 热温度Bootes void 牧夫巨洞bow-shock nebula ⼸形激波星云box photometry ⽅格测光broad-band imaging 宽波段成象broad-line radio galaxy ( BLRG ) 宽线射电星系buried channel CCD 埋沟型 CCDButterfly nebula 蝴蝶星云BY Draconis star 天龙 BY 型星BY Draconis variable 天龙 BY 型变星CAMC, Carlsberg Automatic Meridian 卡尔斯伯格⾃动⼦午环Circlecannibalism 吞⾷cannibalized galaxy 被吞星系cannibalizing galaxy 吞⾷星系cannibalizing of galaxies 星系吞⾷carbon dwarf 碳矮星Cassegrain spectrograph 卡焦摄谱仪Cassini 〈卡西尼〉⼟星探测器Cat's Eye nebula ( NGC 6543 ) 猫眼星云CCD astronomy CCD 天⽂学CCD camera CCD 照相机CCD photometry CCD 测光CCD spectrograph CCD 摄谱仪CCD spectrum CCD 光谱celestial clock 天体钟celestial mechanician 天体⼒学家celestial thermal background 天空热背景辐射celestial thermal background radiation 天空热背景辐射central overlap technique 中⼼重迭法Centaurus arm 半⼈马臂Cepheid distance 造⽗距离CFHT, Canada-Franch-Hawaii Telecope 〈CFHT〉望远镜CGRO, Compton Gamma-Ray Observatory 〈康普顿〉γ射线天⽂台chaos 混沌chaotic dynamics 混沌动⼒学chaotic layer 混沌层chaotic region 混沌区chemically peculiar star 化学特殊星Christmas Tree cluster ( NGC 2264 ) 圣诞树星团chromosphere-corona transition zone ⾊球-⽇冕过渡层chromospheric activity ⾊球活动chromospherically active banary ⾊球活动双星chromospherically active star ⾊球活动星chromospheric line ⾊球谱线chromospheric matirial ⾊球物质chromospheric spectrum ⾊球光谱CID, charge injected device CID、电荷注⼊器件circular solution 圆轨解circumnuclear star-formation 核周产星circumscribed halo 外接⽇晕circumstellar dust disk 星周尘盘circumstellar material 星周物质circumsystem material 双星周物质classical Algol system 经典⼤陵双星classical quasar 经典类星体classical R Coronae Borealis star 经典北冕 R 型星classical T Tauri star 经典⾦⽜ T 型星Clementine 〈克莱芒蒂娜〉环⽉测绘飞⾏器closure phase imaging 锁相成象cluster centre 团中⼼cluster galaxy 团星系COBE, Cosmic Background Explorer 宇宙背景探测器coded mask imaging 编码掩模成象coded mask telescope 编码掩模望远镜collapsing cloud 坍缩云cometary burst 彗暴cometary dynamics 彗星动⼒学cometary flare 彗耀cometary H Ⅱ region 彗状电离氢区cometary outburst 彗爆发cometary proplyd 彗状原⾏星盘comet shower 彗星⾬common proper-motion binary 共⾃⾏双星common proper-motion pair 共⾃⾏星对compact binary galaxy 致密双重星系compact cluster 致密星团; 致密星系团compact flare 致密耀斑composite diagram method 复合图法composite spectrum binary 复谱双星computational astrophysics 计算天体物理computational celestial mechanics 计算天体⼒学contact copying 接触复制contraction age 收缩年龄convective envelope 对流包层cooling flow 冷却流co-orbital satellite 共轨卫星coplanar orbits 共⾯轨道Copernicus 〈哥⽩尼〉卫星coprocessor 协处理器Cordelia 天卫六core-dominated quasar ( CDQ ) 核占优类星体coronal abundance 冕区丰度coronal activity 星冕活动、⽇冕活动coronal dividing line 冕区分界线coronal gas 星冕⽓体、⽇冕⽓体coronal green line 星冕绿线、⽇冕绿线coronal helmet 冕盔coronal magnetic energy 冕区磁能coronal red line 星冕红线、⽇冕红线cosmic abundance 宇宙丰度cosmic string 宇宙弦cosmic void 宇宙巨洞COSMOS 〈COSMOS〉底⽚⾃动测量仪C-O white dwarf 碳氧⽩矮星Cowling approximation 柯林近似Cowling mechnism 柯林机制Crescent nebula ( NGC 6888 ) 蛾眉⽉星云Cressida 天卫九critical equipotential lobe 临界等位瓣cross-correlation method 交叉相关法cross-correlation technique 交叉相关法cross disperser prism 横向⾊散棱镜crustal dynamics 星壳动⼒学cryogenic camera 致冷照相机cushion distortion 枕形畸变cut-off error 截断误差Cyclops project 〈独眼神〉计划D abundance 氘丰度Dactyl 艾卫dark halo 暗晕data acquisition 数据采集decline phase 下降阶段deep-field observation 深天区观测density arm 密度臂density profile 密度轮廓dereddening 红化改正Desdemona 天卫⼗destabiliizing effect 去稳效应dew shield 露罩diagonal mirror 对⾓镜diagnostic diagram 诊断图differential reddening 较差红化diffuse density 漫射密度diffuse dwarf 弥漫矮星系diffuse X-ray 弥漫 X 射线diffusion approximation 扩散近似digital optical sky survey 数字光学巡天digital sky survey 数字巡天disappearance 掩始cisconnection event 断尾事件dish 碟形天线disk globular cluster 盘族球状星团dispersion measure 频散量度dissector 析象管distance estimator 估距关系distribution parameter 分布参数disturbed galaxy 受扰星系disturbing galaxy 扰动星系Dobsonian mounting 多布森装置Dobsonian reflector 多布森反射望远镜Dobsonian telescope 多布森望远镜dominant galaxy 主星系double-mode cepheid 双模造⽗变星double-mode pulsator 双模脉动星double-mode RR Lyrae star 双模天琴 RR 型星double-ring galaxy 双环星系DQ Herculis star 武仙 DQ 型星dredge-up 上翻drift scanning 漂移扫描driving system 驱动系统dumbbell radio galaxy 哑铃状射电星系Du Pont Telescope 杜邦望远镜dust ring 尘环dwarf carbon star 碳矮星dwarf spheroidal 矮球状星系dwarf spheroidal galaxy 矮球状星系dwarf spiral 矮旋涡星系dwarf spiral galaxy 矮旋涡星系dynamical age 动⼒学年龄dynamical astronomy 动⼒天⽂dynamical evolution 动⼒学演化Eagle nebula ( M 16 ) 鹰状星云earty cluster 早型星系团early earth 早期地球early planet 早期⾏星early-stage star 演化早期星early stellar evolution 恒星早期演化early sun 早期太阳earth-approaching asteroid 近地⼩⾏星earth-approaching comet 近地彗星earth-approaching object 近地天体earth-crossing asteroid 越地⼩⾏星earth-crossing comet 越地彗星earth-crossing object 越地天体earth orientation parameter 地球定向参数earth rotation parameter 地球⾃转参数eccentric-disk model 偏⼼盘模型effect of relaxation 弛豫效应Egg nebula ( AFGL 2688 ) 蛋状星云electronographic photometry 电⼦照相测光elemental abundance 元素丰度elliptical 椭圆星系elliptical dwarf 椭圆矮星系emulated data 仿真数据emulation 仿真encounter-type orbit 交会型轨道enhanced network 增强络equatorial rotational velocity ⾚道⾃转速度equatorium ⾏星定位仪equipartition of kinetic energy 动能均分eruptive period 爆发周期Eskimo nebula ( NGC 2392 ) 爱斯基摩星云estimated accuracy 估计精度estimation theory 估计理论EUVE, Extreme Ultraviolet Explorer 〈EUVE〉极紫外探测器Exclamation Mark galaxy 惊叹号星系Exosat 〈Exosat〉欧洲 X 射线天⽂卫星extended Kalman filter 扩充卡尔曼滤波器extragalactic jet 河外喷流extragalactic radio astronomy 河外射电天⽂extrasolar planet 太阳系外⾏星extrasolar planetary system 太阳系外⾏星系extraterrestrial intelligence 地外智慧⽣物extreme helium star 极端氦星Fabry-Perot imaging spectrograph 法布⾥-珀罗成象摄谱仪Fabry-Perot interferometry 法布⾥-珀罗⼲涉测量Fabry-Perot spectrograph 法布⾥-珀罗摄谱仪face-on galaxy 正向星系face-on spiral 正向旋涡星系facility seeing ⼈为视宁度fall 见落陨星fast pulsar 快转脉冲星fat zero 胖零Fermi normal coordinate system 费⽶标准坐标系Fermi-Walker transportation 费⽶-沃克移动fibre spectroscopy 光纤分光field centre 场中⼼field galaxy 场星系field pulsar 场脉冲星filter photography 滤光⽚照相观测filter wheel 滤光⽚转盘find 发见陨星finder chart 证认图finderscope 寻星镜first-ascent giant branch 初升巨星⽀first giant branch 初升巨星⽀flare puff 耀斑喷焰flat field 平场flat field correction 平场改正flat fielding 平场处理flat-spectrum radio quasar 平谱射电类星体flux standard 流量标准星flux-tube dynamics 磁流管动⼒学f-mode f 模、基本模following limb 东边缘、后随边缘foreground galaxy 前景星系foreground galaxy cluster 前景星系团formal accuracy 形式精度Foucaultgram 傅科检验图样Foucault knife-edge test 傅科⼑⼝检验fourth cosmic velocity 第四宇宙速度frame transfer 帧转移Fresnel lens 菲涅尔透镜fuzz 展云Galactic aggregate 银河星集Galactic astronomy 银河系天⽂Galactic bar 银河系棒galactic bar 星系棒galactic cannibalism 星系吞⾷galactic content 星系成分galactic merge 星系并合galactic pericentre 近银⼼点Galactocentric distance 银⼼距galaxy cluster 星系团Galle ring 伽勒环Galilean transformation 伽利略变换Galileo 〈伽利略〉⽊星探测器gas-dust complex ⽓尘复合体Genesis rock 创世岩Gemini Telescope ⼤型双⼦望远镜Geoalert, Geophysical Alert Broadcast 地球物理警报⼴播giant granulation 巨⽶粒组织giant granule 巨⽶粒giant radio pulse 巨射电脉冲Ginga 〈星系〉X 射线天⽂卫星Giotto 〈乔托〉空间探测器glassceramic 微晶玻璃glitch activity ⾃转突变活动global change 全球变化global sensitivity 全局灵敏度GMC, giant molecular cloud 巨分⼦云g-mode g 模、重⼒模gold spot ⾦斑病GONG, Global Oscillation Network 太阳全球振荡监测GroupGPS, global positioning system 全球定位系统Granat 〈⽯榴〉号天⽂卫星grand design spiral 宏象旋涡星系gravitational astronomy 引⼒天⽂gravitational lensing 引⼒透镜效应gravitational micro-lensing 微引⼒透镜效应great attractor 巨引源Great Dark Spot ⼤暗斑Great White Spot ⼤⽩斑grism 棱栅GRO, Gamma-Ray Observatory γ射线天⽂台guidscope 导星镜GW Virginis star 室⼥ GW 型星habitable planet 可居住⾏星Hakucho 〈天鹅〉X 射线天⽂卫星Hale Telescope 海尔望远镜halo dwarf 晕族矮星halo globular cluster 晕族球状星团Hanle effect 汉勒效应hard X-ray source 硬 X 射线源Hay spot 哈伊斑HEAO, High-Energy Astronomical 〈HEAO〉⾼能天⽂台Observatoryheavy-element star 重元素星heiligenschein 灵光Helene ⼟卫⼗⼆helicity 螺度heliocentric radial velocity ⽇⼼视向速度heliomagnetosphere ⽇球磁层helioseismology ⽇震学helium abundance 氦丰度helium main-sequence 氦主序helium-strong star 强氦线星helium white dwarf 氦⽩矮星Helix galaxy ( NGC 2685 ) 螺旋星系Herbig Ae star 赫⽐格 Ae 型星Herbig Be star 赫⽐格 Be 型星Herbig-Haro flow 赫⽐格-阿罗流Herbig-Haro shock wave 赫⽐格-阿罗激波hidden magnetic flux 隐磁流high-field pulsar 强磁场脉冲星highly polarized quasar ( HPQ ) ⾼偏振类星体high-mass X-ray binary ⼤质量 X 射线双星high-metallicity cluster ⾼⾦属度星团;⾼⾦属度星系团high-resolution spectrograph ⾼分辨摄谱仪high-resolution spectroscopy ⾼分辨分光high - z ⼤红移Hinotori 〈⽕鸟〉太阳探测器Hipparcos, High Precision Parallax 〈依巴⾕〉卫星Collecting SatelliteHipparcos and Tycho Catalogues 〈依巴⾕〉和〈第⾕〉星表holographic grating 全息光栅Hooker Telescope 胡克望远镜host galaxy 寄主星系hot R Coronae Borealis star ⾼温北冕 R 型星HST, Hubble Space Telescope 哈勃空间望远镜Hubble age 哈勃年龄Hubble distance 哈勃距离Hubble parameter 哈勃参数。
主动光学面形控制
主动光学面形控制全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：主动光学面形控制（Active Optics）是一种利用电子控制系统调整光学系统表面形状的技术，用于提高光学系统的性能和精度。
它被广泛应用于天文望远镜、卫星和激光系统等领域，可以实现实时的自适应光学校正，提高系统的分辨率和灵敏度。
本文将介绍主动光学面形控制的基本原理、应用领域和未来发展方向。
一、基本原理主动光学面形控制的基本原理是通过在光学元件表面安装大量的控制单元（actuator）来实现对表面形状的微小调整。
这些控制单元由电子控制系统控制，根据输入的光学信号实时调整光学元件的表面形状。
光学表面的形状调整可以通过机械、电磁或压电效应来实现，具体的方式取决于应用的需要和要求。
主动光学面形控制主要包括以下几个步骤：通过传感器获取输入的光学信号，例如光学系统的像差或畸变；然后，电子控制系统根据输入的信号计算出表面形状的调整量；控制单元根据计算结果实时调整光学表面的形状，实现对光学系统性能的优化。
二、应用领域主动光学面形控制在天文望远镜、卫星和激光系统等领域都有着重要的应用价值。
在天文望远镜中，主动光学面形控制可以校正地面大气对光学成像的干扰，提高望远镜的分辨率和观测灵敏度；在卫星系统中，它可以保持卫星的光学系统在运行过程中的稳定性和精度；在激光系统中，主动光学面形控制可以实现实时自适应的波前调整，提高激光束的质量和功率密度。
主动光学面形控制还可以应用于光学通信系统、医学成像设备和精密加工设备等领域，为光学系统的性能提升和应用拓展提供了可能性。
三、未来发展方向随着光学技术的不断发展，主动光学面形控制技术也在不断进化和完善。
未来，主动光学面形控制可能会在以下几个方面实现更大的突破和发展：1. 多模态光学系统：未来主动光学面形控制可能会借助深度学习和人工智能技术，实现多模态光学系统的智能调整和优化，提高光学系统的多功能性和适用性。
2. 大型化光学系统：随着光学系统的尺寸不断增大，主动光学面形控制系统也需要适应更大尺寸和更高精度的光学表面形状调整需求，未来技术可能会在这方面取得新的突破。
自适应光学
一、前言自适应光学是20世纪50年代以来迅速发展起来的光学新技术，在高分辨率天文观测、高能激光武器、激光通讯，激光核聚变，医学等方面的应用越来越广泛。
自适应光学系统能实时探测由大气扰动、环境温度起伏、光轴抖动等因素造成的波面畸变，并通过光学校正系统实时补偿波面误差，现代地基、天基大型望远镜几乎都采用了自适应光学系统。
近年来，随着自适应光学理论与技术的发展，它已被广泛地应用于军事及民用领域，如用于光学遥感载荷多种误差源的实时校正以提高载荷的成像分辨率；用于激光通信的大气扰动补偿；用于激光可控热核聚变实验，提高靶标上的光功率密度；用于医用光学仪器，实现人眼视网膜的高分辨率成像等。
由于大气的湍流运动，大气温度的随机变化产生大气密度的随机变化，从而导致大气折射率的随机变化，这些变化的累积效应导致大气折射率的明显不均匀性，大气折射率微小变化的作用类似于处在大气中的小“透镜”，它们使传输光束出现聚焦、偏折等现象，从而导致光闪烁和光抖动等效应。
这些“透镜”的大小近似于湍流漩涡的尺度。
大气湍流对光传播的影响，最早反映在天文观测中。
湍流的影响严重地限制了大口径天文望远镜分辨率的提高。
1953年，美国天文学家巴布科克提出用实时测量波面误差并实时加以校正的方法来解决大气湍流等动态干扰的设想，如果这一过程足够快，就可以克服动态误差的影响而使光学系统能够自动适应环境变化，保持理想性能，就是自适应光学((Adaptive OpticsAO)思想的形成，但在当时还没有实现这一设想的现成技术。
本世纪60年代出现了激光，激光的高方向性和高亮度的特点推动人们去进行用强激光作为武器的研究。
与观测系统一样，激光武器系统也面临着大气干扰使能量分散的问题。
用直径4m的发射系统通过大气发射波长1um的强激光到目标上，即使没有其他误差，只有大气湍流的影响，光斑中心的能量密度只有衍射极限的千分之一，动态干扰也成了实现激光武器的一个重大技术障碍。
学科、专业介绍天体物理（天文仪器与技术）专业代码：070401
学科、专业介绍天体物理（天文仪器与技术）专业代码：070401天文仪器与技术学科系天文学分支学科之一，是光、机、电、计算机等综合技术学科，天文仪器属重型精密机械仪器，其光学系统包含精度要求很高的非球面光学镜面，又要实现精度高、自动化程度高的计算机自动控制，研制难度大、目前世界上只有少数国家能独立研制。
天文仪器包含有恒星物理观测仪器、太阳物理观测仪器、人造卫星观测仪器、天体物理观测仪器、球载与空间观测仪器、天文科学普及观测仪器以及各种天文仪器的终端仪器。
该学科主要通过应用现代高新技术，结合国家需求对用于科学工程、科学实验及国防建设各类天文仪器及相关仪器、技术的研制和研究，实现对天文仪器与技术的探索与发展。
本学科的研究涉及天文学、应用光学、物理光学、光学仪器、光学测量、精密机械、机械设计与制造、自动控制、电子技术、计算机技术及应用等相关专业、是一门综合性的技术学科，适宜大学理工科的上述专业的学生报考。
学科主要研究方向及其特色如下：1、天文光学及天文光学新技术天文学是一门实测科学，可以说没有天文仪器和技术的发展，就没有天文学的发展。
自现代天文学产生的近四百年来，天文光学及新技术就是天文学的重要基础。
天文光学是综合天文学和光学的一门特殊的学科。
它包括研究新概念的天文光学系统，天文光学系统的优化设计，主动光学、自适应光学、恒星光干涉等高分辨成像新技术，大口径天文非球面的特殊工艺和检测技术、光纤光谱和高分辨光谱技术。
天文光学及其新技术是天文望远镜和天文仪器的核心和龙头。
其具体的研究工作如，用科学的方法去研究、创造新概念的天文光学系统；运用与创新光学自动设计方法并用其优化天文光学系统的像质；应用主动光学技术、自适应光学技术减轻望远镜的重量及其光学镜面的加工难度从而大幅度的降低大型天文仪器的造价；开展恒星光干涉等高分辨成像技术的研究，最大限度地提高天文望远镜的空间分辨能力以便进一步的观测天体的形状和结构细节；为了记录来自天体的光子信息，从中分析天体的物理和化学状态，所以除了望远镜外，还需发展其终端附属仪器和设备去配合研究，如探测器、光谱仪等，中国的光学望远镜的终端设备是从光度计、光谱仪开始的，今天依然是天文观测的重要手段，光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，所以发展多光纤光谱技术，研制新型的光谱仪仍是一项重要的任务；光学成像质量是光学天文望远镜的的主要指标之一，天文学的研究需要口径越来越大的天文光学/红外望远镜，因此要求天文光学镜面的尺寸越来越大，厚度越来越薄，非球面度越来越深，精度越来越高。
地球同步轨道暗弱目标地基光学成像技术综述
１ 引 言
随着国际形势与空间资源竞争环境的日趋复 杂，对空间目标探测和识别能力的需求不断增长， 地球同步轨道（ＧｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙＥａｒｔｈＯｒｂｉｔ，ＧＥＯ）暗 弱目标高分辨率（２０ｃｍ）光学成像技术研究已引 起很多国家的高度重视。大气对光的吸收、折射、 散射、抖动以及目标亮度昏暗等问题，严重影响了 空间目标地基光学的成像效果，成像分辨力与集 光能力成为地基光学成像系统的重要指标。一方 面，大气湍流限制了用于分辨目标细节的有效孔 径尺寸，使传统地基望远镜实现衍射极限分辨率 成像的临界口径与大气相干长度相等，分辨率被 限制在 １″左右。另一方面，增大集光孔径尺寸或 入瞳尺寸可以提高集光能力去发现更多更远更暗 弱的目标，但由于材料、制造工艺、机械结构和成 本等原因，望远镜口径难以大幅增大。如果用自 适应光学进行大气补偿，依然存在两个主要技术 瓶颈：（１）ＧＥＯ目标的目视星等通常为 Ｍｖ＝１２， 甚至更加微弱。自适应光学系统波前传感器的效 能在目视星等 Ｍｖ≥７时明显下降，使信 噪 比 降 低，严重影响自适应光学校正能力；（２）要达到衍 射极限分辨率，大型望远镜的自适应光学系统变 得极其复杂、昂贵和难以实现。目前，世界上最大 自适应镜面是装配在欧洲南方天文台 ＶＬＴ（Ｖｅｒｙ ＬａｒｇｅＴｅｌｅｓｃｏｐｅ）望远镜上的自适应副镜，口径为 １２ｍ。因此，如何突破大气湍流对成像分辨率的 限制并提高系统的集光能力，成为科学家不懈努 力的目标，目前已发展出多种传统与非传统光学 成像技术。
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆｇｒｏｕｎｄｂａｓｅｄｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｄｉｍ ＧＥＯ ｏｂｊｅｃｔｓ
ＬＵＯＸｉｕｊｕａｎ１ ，ＬＩＵＨｕｉ１，２，ＺＨＡＮＧＹｕ１，ＣＨＥＮＭｉｎｇｌａｉ１，２，ＬＡＮＦｕｙａｎｇ２ （１．Ｘｉ′ａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ′ａｎ７１０１１９，Ｃｈｉｎａ；
主动光学和被动光学
主动光学和被动光学是两种不同的光学技术，它们的主要区别在于使用的光源和光路控制方式不同。
主动光学技术是一种在运行中通过主动调节物体和（或）光阑（比如反射镜、光栅、透镜等）位置、形状和大小，以及改变光线传输方向和传播路径的方法，使系统在成像质量和成像清晰度等方面获得改进的光学控制技术。
这种技术需要一种特殊的光源——自适应激光器。
在激光器的照射下，光线的位置可以实时调整，以适应物体的形状和位置变化。
被动光学技术则是指不需要主动控制光源或光路，而是通过自然光线或被动调节光学元件的反射或透射特性来改变成像效果的技术。
被动光学技术可以用于任何形式的光源，不需要特殊的光源支持。
例如，人眼就是一种被动光学系统，它可以通过自身的调节机制来适应不同的光线环境。
总的来说，主动光学和被动光学在成像质量、分辨率、聚焦速度和精确度等方面各有优劣，需要根据实际应用需求选择合适的光学技术。
日本斯巴鲁8米望远镜
日本斯巴鲁8米望远镜作者：郭红锋来源：《军事文摘·科学少年》2021年第03期科学家需要更大口径的望远镜来观察更深远的宇宙。
传统大口径望远镜为了维持镜面的形状，避免受到外界影响和自重造成的变形，都做得非常厚重，而这样的望远镜口径增大到一定程度即使能制造出来也难以达到设计效果。
因此，科学家首先要解决镜子轻型问题。
早在科学家制造海尔望远镜的时候，为减轻主镜的重量，已经采用了把厚重的镜子背面铸成蜂窝状的设计，但海尔望远镜的5米直径主镜仍然达13吨之重，如果继续沿用海尔望远镜的方法扩大口径显然不是明智的方法。
后来，很多人研究了把望远镜主镜变薄来减重的方法，但镜面变薄后带来的严重变形和刚度变差等一系列问题，在那个时代还无法得到解决。
现代大口径望远镜的发展，得益于多学科、高技术的发展，及其在望远镜制造上的应用。
20世纪八十年代发展起来的主动光学技术，极大地助力了大口径天文望远镜的研发和制造。
为了克服薄镜面的变形问题，人们把许多小促动器（能够给镜面施力的器件）连接到镜子背面。
镜面的变形由高精度检测技术测量，其结果输入到计算机中进行实时计算，并控制每一个促动器加给镜面力的大小和方向，从而使大口径主镜面在运行中始终能保持正确的、满足观察目标成像要求的、精确的反射镜形状（见图1）。
自适应光学是一项针对大气抖动造成光波的波前畸变而发展起来的光学镜面矫正技术。
地球表面的大气层对望远镜观测有影响。
大气虽然是透明的，但也是流动的，会造成星空目标辐射来的“步调一致”的光线变得“扭曲”（见图2-1），影响最终的成像质量（使星点变形）。
自适应光学首先要检测星光波前扭曲的情况，然后通过安装在望远镜焦面后方的一块小型的可变形镜面，针对星光波前的变化进行实时矫正。
可变形镜面的面型由其背后的促动器控制，根据星光波前的变化改变自身的面型，以适应被大气扰动了的光波波前情况。
矫正以后的光波变得整齐一致（见图2-2），成像就优良了。
促动器数量可以有数十个到数千个不等，每次调整矫正要在大气扰动的频率范围内（0.5～1毫秒级）及时间内完成，所以自適应光学是在更短的时间尺度上进行镜面矫正，从而来补偿大气层对图像造成扭曲的影响。
《大型望远镜中的主动光学与自适应光学》：快速自适应光学
《大型望远镜中的主动光学与自适应光学》：快速自适应光学艾必惠
【期刊名称】《云光技术》
【年(卷),期】1994(026)004
【总页数】11页(P27-37)
【作者】艾必惠
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TH743
【相关文献】
1.大口径主动光学实验望远镜装置研制成功国际首架主动光学反射施密特望远镜[J],
2.大型望远镜中的主动光学与自适应光学 [J], P.,HB;艾必惠
3.望远镜光学结构对自适应光学校正能力的影响分析 [J], 高洋;魏凯;张雨东
4.用于自适应光学／主动光学系统的波面传感器 [J], 赵培谦
5.长春光学精密机械与物理研究所研制出快速液晶自适应光学系统 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 3. 波阵面畸变矫正
畸变信息可分为两部 分: (1)长时间积分引 起的畸变主要来自主 镜的变形，这时将畸 变信息传给主镜的促 动器（主动光学） (2)短时间积分引起的畸 变主要来自大气湍 流，通过可变形镜 (deformable mirror, called “curvature mirror”)来调节(自适 应光学)。
确度；
z 视场内的引导星：要求离目标源近，在等晕区
内，对可见光，约为15”。
小尺度的等晕区意味着其中 适合做引导星的天体很少
用激光做假引导星： 波长为钠D线的频率，激发大气中 的一些自由钠原子，形成“引导 星 ”。 存在问题： 目标星与“引导星”光程不同（光 锥问题）； 激光受大气扰动影响，“引导星” 会相对目标星晃动
最简单的系统中仅校正由大气扰 动引起的波前总倾翘，由适度倾 斜的面镜完成。像的清晰度可提 高2倍。 总倾翘可引起像的移动，可多次 曝光后叠加。
• 波阵面亚面元的数目由下式决定：
D 2 N =( ) r0
D为望远镜的口径，r0 是大气湍流折 射率结构常数，是波长λ、天顶距z 和天文台海拔高度h的函数，见书上 31页公式(1.6.2)
Gemini N主镜(8.1m)厚仅20cm，镜后有120个促动器，能单独上下移动万分之一 到千分之一头发丝厚度，只有咖啡杯大小。另外60个促动器压在主镜的周边。
主动光学和自适应光学系统的核心由三个部件 组成
1.取样系统 采集天体的光波面，用传感器对畸变进行准确校正。 采集方法：
z 分束镜：分出10%的光； z 双色镜：因大气影响与波长有关，会影响校正准
2. 波阵面(前)传感器 wavefront sensor (WFS) 用以测量波阵面的畸变，放置 在接收仪器之前，由许多小透 镜（波阵面亚面元）组成一个 二维的透镜系列，焦面处放置 CCD靶面，来测量由于波阵面 的畸变造成的光波相位的不同。
The 36 element wavefront sensor lenslet array
§1.6 主动光学和自适应光学 口径的大小是望远镜最重要的性能指标，然而过去制作 的镜子要有一定的径厚比，即一定的口径和厚度之比，才 能不受重力弯沉和温度变化的影响。据实际计算，传统物 镜的径厚比起码要10：1，比如10米的口径就要求玻璃厚1 米，这样大而厚的玻璃镜很难制造。 然而应用主动 光学和自适应 光学技术就可 以用薄的玻璃 制作超大望远 镜。
Tilt Mirror 倾斜镜 Deformable Mirror 可变形镜 Phase Reconstructor 相位复原仪
WFS
VLT主镜的促动器
LAMOST MA
LAMOST MA 促力器
VLT AO
WFS
The new UH 36-actuator AO system
•
The large orange ring on the upper right part of this figure represents the Cassegrain flange with which the instrument is attached to the telescope. Light from the telescope comes from the top through the ring. Near the focal plane a flat mirror (used for pupil alignment) reflects light to the left toward a large parabolic mirror (here in pink). A first off-axis reflection on this mirror produces an image of the telescope entrance aperture onto a custom-made deformable mirror, called "curvature mirror" because voltages applied to this mirror change its local curvature. A second off-axis reflection on the parabolic mirror produces a compensated image near the middle of the figure. A dichroic mirror (in blue) transmits the infrared (l>1um) and reflects the visible. The infrared (IR) beam (colored red) is reflected downward toward the IR camera (blue cylinder). The visible beam (colored pink) goes through a 3-position beam-splitter wheel used to reflect part of the visible light toward a CCD camera (orange cylinder). The beam transmitted by the beam-splitter (colored yellow) is reflected by a flat steering mirror which forms an image of the guide source on a thin metalcoated nitrocellulose membrane (small green cylinder on the right). The membrane reflects light toward a concave mirror (in green) used to focus a pupil image onto the wave-front sensor (WFS) detector array. This pupil image can be alternately defocused back and forth at a 2.6 kHz rate by exciting the fundamental drum-mode vibration of the membrane.
把矫正望远镜物镜的形变和克服大气湍流的影响分开来处理。 矫正镜子形变的技术称为主动光学(Active Optics)； 控制和补偿由于大气湍流引入的像畸变的技术称为自适应光学 (Adaptive Optics )。
• 主动光学和自适应光学合在一起简称AO
主动光学校正的主要是望远镜镜面的误差，这种误差主要产生在 主镜上，有重力变形和热变形，也包括加工的误差。 这些误差变化是缓慢的，所以校正的频率较低。 按主镜的结构，主动光学分为薄镜面和拚接镜面主动光学两类： 薄镜面类： VLT; Gemini ; Subaru 拚接镜面类: Keck I & Keck II; HET 自适应光学主要校正大气湍流，校正频率非常高，利用放在望远 镜后端的小变形镜，可以说是配在望远镜上的一套高技术附件。
一般情况，r0 小于望远镜的口径，m,若取r0 =20cm，Keck望远镜的亚面元数 目应为多少？ 波阵面矫正的速度问题，取决于大气扰动的时间尺度1/τ
τ=r0 /Δv
Δv 是湍流大气层的速度弥散，需实测
双子座望远镜 的自适应光学 系统