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非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

蔡冬梅 遆培培 贾鹏 王东 刘建霞

非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

蔡冬梅, 遆培培, 贾鹏, 王东, 刘建霞
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-27
  • 修回日期:  2015-06-05
  • 刊出日期:  2015-11-20

非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

  • 1. 太原理工大学物理与光电工程学院, 太原 030024;
  • 2. 太原理工大学信息工程学院, 太原 030024
  • 通信作者: 蔡冬梅, dm_cai@163.com
    基金项目: 

    山西省自然科学基金(批准号: 2013011006-4)、中国科学院自适应光学重点实验室基金(批准号: LAOF201301)和微细加工光学国家重点实验室(批准号: KFS4)资助的课题.

摘要: 对大气湍流功率谱非均匀采样可以有效改善传统功率谱反演法低频采样严重不足的缺陷, 实现高精度的大气湍流相位屏的模拟. 但采用的直接求和运算计算复杂度高, 相位屏的模拟速度极慢. 将非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)引入到大气湍流相位屏的模拟, 可以实现相位屏的快速模拟. 从随机过程的谱分解出发, 将大气湍流相位随机过程表示为有限谐波分量叠加和的均方极限. 通过一个高斯核函数的卷积, 将非均匀分布的谐波复振幅映射到均匀网格空间, 进而利用快速傅里叶变换, 降低计算复杂度, 加快大气湍流相位屏的模拟速度. 以大气湍流的Kolmogorov 谱为例, 利用NUFFT仿真得到大气湍流相位屏, 并对相位屏的模拟精度、模拟速度和误差进行统计分析. 结果表明, NUFFT的引入可以实现快速、高精度的大气湍流相位屏的模拟.

English Abstract

参考文献 (11)

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