Adaptive Optics in Astronomy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Roddier, Francois 编

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 103.96

装帧:

isbn号码:9780521612142

丛书系列:

图书标签:

Adaptive Optics
Astronomy
Optical Astronomy
Telescopes
Image Processing
Atmospheric Turbulence
Wavefront Correction
Instrumentation
High Resolution Imaging
Space Astronomy

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具体描述

Adaptive optics is a powerful new technique used to sharpen telescope images blurred by the Earth's atmosphere. This authoritative book is the first dedicated to the use of adaptive optics in astronomy. Mainly developed for defence applications, the technique of adaptive optics has only recently been introduced in astronomy. Already it has allowed ground-based telescopes to produce images with sharpness rivalling those from the Hubble Space Telescope. The technique is expected to revolutionise the future of ground-based optical astronomy. Written by an international team of experts who have pioneered the development of the field, this timely volume provides both a rigorous introduction to the technique and a comprehensive review of current and future systems. It is set to become the standard reference for graduate students, researchers and optical engineers in astronomy and other areas of science where adaptive optics is finding exciting new applications.

好的，这是一本名为《天文学中的自适应光学》（Adaptive Optics in Astronomy）的图书简介，其内容严格围绕自适应光学在天文学中的应用展开，不包含其他领域的讨论： --- 图书名称：《天文学中的自适应光学》内容简介面向对象与定位本书旨在为天文学、光学工程、仪器科学以及相关物理学领域的科研人员、高级研究生和专业工程师提供一本全面、深入且兼具实践指导性的参考手册。它系统阐述了自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统在现代天文观测中的核心原理、关键技术、设计挑战及其在地面望远镜上的实际应用。本书假设读者具备光学、傅里叶分析和基础物理学的相关知识。第一部分：大气湍流与光学畸变本书的开篇部分详细分析了限制地面望远镜分辨率的首要障碍——地球大气湍流。大气湍流的物理模型：深入探讨大气折射率起伏的统计特性，包括标准的 Kolmogorov 模型及其修正形式。详细介绍湍流对光波前的影响，如相位畸变和振幅起伏，并引入相干尺度（相干长度 $r_0$）和时间相干性（时间尺度 $ au_0$）等关键参数。洛斯-米德尔顿（PSF）分析：解释大气湍流如何导致点扩散函数（PSF）展宽和能量弥散，分析在无自适应光学系统下地面望远镜衍射极限性能的退化。修正方法的基础：概述传统波前校正方法（如相位补偿）的基本概念，为后续自适应光学系统的引入做铺垫。第二部分：自适应光学系统的核心组件本部分是全书的技术核心，详细剖析了构成一个完整自适应光学系统的四大关键模块及其相互作用。波前传感器（Wavefront Sensor）：夏克-哈特曼传感器（Shack-Hartmann Sensor, SHWFS）：深入讲解其工作原理、子孔径设计、光强分布及其对波前斜率的测量精度。讨论量化噪声和点扩散函数（PSF）的相互关系。更替技术：简要介绍基于相位梯度的传感器、斑点跟踪传感器（Shearography）以及高阶波前传感器的潜力与局限性。实时波前校正器（Deformable Mirror, DM）：驱动器技术：详述压电陶瓷、电磁驱动以及形状记忆合金驱动器的机械特性、响应速度和最大形变量。面形精度与带宽：分析驱动器间距对校正器重建误差的影响，以及系统带宽对追踪快速变化的湍流场的关键性。光学设计：讨论折反射式（Folded-optics）和直通式（Tip-tilt only）系统的设计选择。控制系统与算法：实时控制循环：详细描述从波前测量到执行器指令的闭环反馈机制。控制算法：重点介绍基于模式控制（如 Zernike 多项式展开）和基于局部控制（如分离矩阵法）的优化算法。深入分析控制延迟对残余误差的影响，并讨论卡尔曼滤波在提高估计精度方面的应用。参考光束生成：探讨使用自然引导星（Natural Guide Star, NGS）和激光引导星（Laser Guide Star, LGS）的技术细节。对于LGS，书中会专门解析共振瑞利散射（Rayleigh scattering）和稀薄大气中的钠层（Sodium layer）激发机制，以及如何处理由LGS自身引起的限制（如离轴效应、荧光衰减等）。第三部分：性能评估与优化本部分聚焦于如何量化自适应光学系统的性能，并指导工程师优化系统设计以达到最佳观测效果。残余误差分析：系统性地分解闭环AO系统的误差源，包括：波前测量噪声、控制延迟误差、系统固有像差（静止像差）、模式匹配误差（DM的致动器限制）以及光照度限制（有限数量光子带来的泊松噪声）。光学传递函数（OTF）与 Strehl 比：阐述AO校正后PSF的傅里叶变换，如何利用Strehl比来量化校正的成功程度。提供精确计算闭环Strehl比的数学模型，并讨论其与大气参数和系统带宽的关系。高级分析：介绍共轭梯度法（Conjugate Gradient Method）等更复杂的波前重建技术，以及在低光照环境下如何平衡测量信噪比与校正效果。第四部分：天文学中的实际应用本书的最后一部分展示了自适应光学在各类天文观测中的突破性成果和工程挑战。高对比度成像：讨论如何利用AO技术实现高对比度成像，特别是对日冕仪（Coronagraphy）系统的增强。重点分析了如何有效抑制瑞利散射和伴星的基底散光（speckle）。视场扩展技术：介绍多共轭自适应光学（Multi-Conjugate Adaptive Optics, MCAO）和基于多目标引导星（Laser Tomography AO, LTAO）的技术，用以校正整个大气层厚度的湍流效应，实现大视场的高分辨率成像。光谱与巡天：探讨AO在集成场光谱仪（IFU）数据获取中的应用，如何保证光谱采样的准确性和高空间分辨率的一致性。案例研究：选取若干世界上领先的AO系统（如 Keck/NIRC2, VLT/NAOS-ACASICA, Gemini/ALTAIR 等）作为具体工程实例，分析其架构选择、遇到的技术难题及其解决方案，为未来的望远镜设计提供经验借鉴。总结《天文学中的自适应光学》不仅是理论的梳理，更是工程实践的指南。它全面覆盖了从大气湍流到最终图像处理的整个AO工作流程，是推动下一代地面光学望远镜性能飞跃不可或缺的专业读物。