单星光学湍流剖面技术用于 SHIMM 及其他 Shack-Hartmann 仪器
天体物理仪器与方法
2026-04-29 v2
摘要
大气光学湍流（OT）监测是天文观测站和光学通信地面站进行站点特征刻画的关键。Shack-Hartmann 图像运动监测仪（SHIMM）仪器实现了一种快速的红外 Shack-Hartmann 传感器，用于在白天和夜晚连续测量低分辨率的 OT 描面。本文介绍了在 SHIMM 上实现的 Shack-Hartmann 光学湍流剖面技术的最新进展，包括 Z 倾斜加权函数的推导与验证、用于校正非零曝光时间的方法，以及结合快速焦点方法来估计光学湍流相干时间的技术。这些技术通过 SHIMM 仪器的端到端蒙特卡罗仿真进行测试。所有集成 OT 参数的测量结果均与仿真输入值高度吻合，相关系数接近 1，RMS 误差小且无明显偏差。四层模型的精度也得到了探讨，该模型在白天 OT 条件下对所有层的仿真输入值都表现出高相关性。本研究表明 Cn^2 灵敏度下限约为 2×10^-15 m^(1/3)，并显示出强地面层与第一大气层之间存在交叉耦合效应。
引用
@article{arxiv.2603.02817,
title = {Single-star optical turbulence profiling techniques for the SHIMM and other Shack-Hartmann instruments},
author = {Ryan Griffiths and Timothy Butterley and Richard Wilson and James Osborn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.02817},
year = {2026}
}
备注
Accepted in Journal Applied Optics