Online estimation of the wavefront outer scale profile from adaptive optics telemetry
Online estimation of the wavefront outer scale profile from adaptive optics telemetry
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通过自适应光学遥测在线估计波前外尺度轮廓
DOI：
10.1093/mnras/stw2548
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发表时间：
2017
影响因子：
4.8
通讯作者：
Guesalaga A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Guesalaga A
我们描述了一种在线方法来估计波前外尺度轮廓，0(h)，为超大型和未来的超大型望远镜。该参数的分层信息影响了主要湍流参数[湍流强度，Cn2(h)]的估计；炸的参数、r0;isoplanatic角度θ0;和相干时间τ0)，决定了宽视场自适应光学系统的性能。该技术通过构建两个或多个波前传感器之间斜率的相互关联函数，利用设施仪器上可用的AO环路数据估计0(h)，然后将其拟合为具有不同高度和外尺度值的模拟理论层的线性组合。我们分析了在估计过程中发现的一些局限性：(i)由于望远镜对大于其直径的外部尺度变得盲目，它对大的0(h)值不敏感；（ii）在相互相关函数提供的有限独立输入的情况下，可观测层的最大数量；（iii）在不破坏湍流统计平稳性假设的情况下，使湍流参数得到令人满意的收敛所需的最小数据长度。将该方法应用于由5个波前传感器和2个变形镜组成的“双子座南”多共轭AO系统。Cerro Pachón从3年竞选期间获得的数据中得出的0(h)统计数据与文献中的其他独立结果有有趣的相似之处。最后的分析表明，在下一代巨型望远镜的仪器中，误差源的影响将大大减少。
We describe an online method to estimate the wavefront outer scale profile,0(h), for very large and future extremely large telescopes. The stratified information on this parameter impacts the estimation of the main turbulence parameters [turbulence strength,Cn2(h); Fried's parameter,r0; isoplanatic angle,θ0; and coherence time,τ0) and determines the performance of wide-field adaptive optics (AO) systems. This technique estimates0(h) using data from the AO loop available at the facility instruments by constructing the cross-correlation functions of the slopes between two or more wavefront sensors, which are later fitted to a linear combination of the simulated theoretical layers having different altitudes and outer scale values. We analyse some limitations found in the estimation process: (i) its insensitivity to large values of0(h) as the telescope becomes blind to outer scales larger than its diameter; (ii) the maximum number of observable layers given the limited number of independent inputs that the cross-correlation functions provide and (iii) the minimum length of data required for a satisfactory convergence of the turbulence parameters without breaking the assumption of statistical stationarity of the turbulence. The method is applied to the Gemini South multiconjugate AO system that comprises five wavefront sensors and two deformable mirrors. Statistics of0(h) at Cerro Pachón from data acquired during 3 yr of campaigns show interesting resemblance to other independent results in the literature. A final analysis suggests that the impact of error sources will be substantially reduced in instruments of the next generation of giant telescopes.
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