张 雷,佟首峰,赵 馨

(1.长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022；2.长春理工大学 空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林 长春 130022; 3.长春理工大学电子信息工程学院,吉林 长春 130022)

1 引 言

作为一种长期连续监测大气湍流变化的测试设备,大气相干长度测量系统的昼夜观测环境有很大的差别,白天的天空背景辐射影响远大于夜间。传统的测量系统在夜间工作时以恒星(例如北极星)为观测目标,白天时段则通过遮光罩与滤光片组的辅助,将太阳边缘作为观测目标。这种方法可以实现高信噪比观测,不过昼夜交替时,相较目标星而言,天空背景光强度仍很大,这会给目标恒星光斑的提取带来很大难度；此时,若太阳运动到地平线以下,则会进一步导致观测目标的缺失。根据以往研究经验,晨昏时大气湍流强度恰处于峰值转换阶段,是研究湍流强度特性的关键期。因此系统需实现持续稳定的观测。为实现这个目的,本文提出一种以恒星为目标的全天时测量方法,选用红光波段量子效率远高于传统CCD的EMCCD相机作为光电探测器,配合有效的光谱滤波和图像处理技术在白天强天空背景光影响下对恒星目标光斑提取,实现对整层大气相干长度的全天不间断测量。

长期以来,CCD或CMOS相机是大气相干长度测试设备常用的光电探测组件,而近年来一些新型传感器逐步进入实际应用阶段,其中就包括EMCCD相机。EMCCD(电子倍增电荷耦合器件)与普通 CCD的区别……