CN105610493B - 一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统及方法，其中系统包括波前扰动模块，波前探测模块，控制模块。波前扰动模块：由倾斜镜与微变形镜组成。倾斜镜产生整体倾斜，在系统中起着使波面产生倾斜像差的作用，模拟湍流对波束整个波前影响。微变形镜对波面上各点扰动畸变，模拟湍流对波前局部畸变。波前探测模块：对扰动后畸变的波前进行探测。控制模块：主控计算机控制波前扰动模块中倾斜镜与微变形镜动作，建立电压与湍流到达角起伏、相干长度查找表。本发明具有特点：能够同时模拟不同波长下，大气湍流对波束的影响；不改变相干激光通信入射光束的偏振特性；可控、可再现大气湍流；且体积小。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，适用于研究实际大气对光波面和偏振保持严格要求的相干激光通信链路的影响。
背景技术
由于星地激光通信终端的主要技术指标和运行性能不可能在卫星升空后才在卫星和地面之间进行检测和验证，因此必须事先在地面实验室条件下进行大气信道传输的模拟检验，要实现这一地面检测的关键技术在于在地面检测验证平台的光路中产生可以模拟星地传输的湍流环境。大气湍流的室内试验平台模拟可以为星地激光通信系统提供可靠的大气信道环境。
因此，室内大气湍流模拟系统，可以极大的提高测试的时效性，提高测试效率，和测试结果的可靠性、可验证性。
目前可用于实验平台的湍流产生技术主要有两大类。一是实景模拟技术：利用热和风造成一段空气折射率的随机涨落，以使激光通过该段空气时产生激光波前相位的随机起伏；二是主动控制相位调制器件：如变形镜，液晶，物理相位屏等。通过直接改变激光的波前相位，造成湍流效应。目前，国内外在两种模拟技术方面的研究均有系列报道。
与上述方法相关的论文或专利技术有：
(1)论文，中国科学院安徽光学精密机械研究所，大气湍流模拟装置性能测试，大气与环境光学学报，2011年，03-0231-04
如图1，本文以空气为介质，通过在大气湍流池的池底平板设加热面板，池顶平板设水冷面板，池体两端为通光孔。当加热面板温度均匀上升，水冷板均与冷却，当平行板间温度差达到一定“阈值”时，池内的空间产生对流，即形成湍流。
(2)安徽光机所，湍流池湍流特性研究，力学学报，2000年，32(3)：257-263
介质为离子水，用油对其底部进行二次加热，上表面利用循环水进行冷却。温差由自动控制系统控制，湍流发展稳定后的温差起伏范围约为0.5℃，通过调节温差来是吸纳对湍流强度的调整。该装置利用二次加热和制冷技术，解决了湍流惯性区较窄的问题。
该装置需要二次加热和制冷，设备结构复杂，且控制难度大。
(3)GAN Xin-ji，GUO Jin.Research of laser scintillation effect based onphysical simulation turbulent system[J].Proceeding of Spie,2011,8192(8):81923W-1-81923W-9
采用基于Kolmogorov光谱设计的两个物理相位屏搭建湍流模拟系统。模拟的湍流具有周期性，与实际湍流特性不否。
(4)JAMES D Phillips,MATTHEW E Gouda,JASON Schmidt.Atmosphericturbulence simulation using liquid crystal spatial light modulators,Proceedings of SPIE,2005,5894(8):589406-1-589406-11.
美国的Phillips开展了采用两个LC-SLM，模拟正常强度的湍流、弱湍流和强湍流，在不同的湍流强度下，概率分布函数的误差依次为2.2％、36.4％、30％，误差在强、弱湍流时较大，试验成果具有研究价值。
但是，该装置要求LC-SLM有足够的动态范围来处理衍射相位的错位，且液晶空间光调制器，存在相位翻转的问题，对入射波束的偏振特性有要求。
(5)CHRISTOPHER C Wilcox.A Method of Generating AtmosphericsTurbulence with a Liquid Crystal Spatial Light Modulator[J].Proceedings ofSPIC,2005,7816(8):78160e-1-78160e-9
2011年，美国海军研究实验室、远程传感器部门以及自由空间光通信等部门采用LC—SLM，完成了对短红外波长大气模拟。并且验证了大气湍流相位屏的生成、测量和验证点扩散函数和干涉条纹，得出了LC.SLM在低空间频率生成的大气湍流相位屏与理论值相符，而在高空间频率的生成效果有很大的误差。
(6)宗飞，赵军卫，李岩，强希文.受迫对流式大气湍流模拟器:中国，201503343,2010-06-09。图2所示。
尺寸：1500×800×300mm3
工作温度：25～50℃
风速：0.1～2.0m/s
额定功率：16kW
额定电源：380V/50Hz
大气湍流强度的范围，湍流内尺度的范围在2.0-4.5mm，大气相干长度的范围为2.0-12.0cm。
但上述已有系统存在的缺点主要体现在：(1)实景模拟技术是利用加热装置和吹风装置人为地在一部分光路上产生温度梯度场以模拟大气湍流，其原理基于自然界湍流产生的真实条件，该技术原理简单，装置简易，成本较低，但湍流产生随机性太大，无法人为控制产生出合理的湍流环境参数，所产生的湍流谱不易于与理论湍流谱拟合在一起，很难获得低空间频率成分，实验重复性差，且模拟装置中产生的散热容易对光路中其他的镀膜光学元件有不利影响。(2)传统变形镜其制作复杂、体积较大、价格昂贵、可控单元数量较少、分辨率不高限制了其在高分辨率情况下的使用。(3)液晶像素密度较高时会产生响应滞后的现象，无法满足星地激光通信系统地面检测光路的要求。且液晶对偏振态有要求，限制了使用范围。尽管模拟湍流波面有很好的空间相关性，但相邻波面之间缺少时间相关性；(4)相位屏是物理刻蚀技术，对不同的波长需要不同的刻蚀，不能用于同时多波长湍流模拟系统。且相位屏刻蚀深度有限，模拟湍流范围有限。
地面实验室湍流模拟已有常规系统各有优缺点，但是实际星地激光通信中通信光束波长不一；且若为相干通信，即要求湍流模拟方法本身不能对光偏振特性有改变。因此，湍流模拟系统需要满足适应多种波长、偏振保持，体积小的要求，上述方法都不能够采用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统及方法，该湍流模拟系统对星地激光通信终端没有要求，具有适应多种波长、偏振保持，体积小的特点。解决以下三方面的技术难题：
1)能够同时模拟不同波长下，大气湍流对波束的影响；
2)不改变相干激光通信入射光束的偏振特性；
3)可控、可再现大气湍流产生。
本发明的技术解决方案是：
一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，包括波前扰动模块、波前探测模块和波前控制模块；波前扰动模块：由倾斜镜与微变形镜组成；倾斜镜产生整体倾斜，使波面产生倾斜像差，模拟湍流对波束整个波前影响；微变形镜背面分立致动器动作，致动器产生位移，使微变形镜表面形状改变，对波面上各点扰动畸变，模拟湍流对波前局部畸变；波前探测模块：对扰动后畸变的波前进行探测；控制模块：控制波前扰动模块中倾斜镜与微变形镜动作，根据波前探测模块探测的结果建立电压与湍流到达角起伏、相干长度查找表。
一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，包括波前扰动模块、波前探测模块和波前控制模块；其中波前扰动模块包括倾斜镜以及在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向安装的两个压电陶瓷驱动器；微变形镜以及微变形镜背面安装的N个驱动器；波前探测模块包括哈特曼传感器及其光路；
前端望远镜接收理想平面波，将平面波入射到倾斜镜，波前控制模块对横轴x和纵轴y两个方向的压电驱动器施以电压[Ux,Uy]，产生位移量，则压电驱动器将带动反射镜镜面在空间呈现方位角变化；倾斜镜通过将压电驱动器的直线运动转换为角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ；经过倾斜镜后的波束入射到微变形镜，波前控制模块对N个驱动器施加不同的电压[Vm,m＝1,...,N]，使微变形镜面形发生变化；经过微变形镜后的畸变波束到达波前探测模块，由光路将畸变波束聚焦后传输到哈特曼传感器上，在哈特曼传感器上成像光斑阵列；哈特曼传感器对入射的聚焦光束进行测量，得到离散波前斜率；波前控制模块利用离散波前斜率，恢复出连续的畸变波前，并利用畸变波前得到整体波前倾斜θ，由于整体波前倾斜θ表征到达角起伏进而得到一组[Ux,Uy]与到达角起伏波前控制模块利用哈特曼波前探测器得到的光斑阵列，基于差分星点像运动法，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计，得到一组[Vm,m＝1,...,N]与r0；波前控制模块控制输出不同的[Ux,Uy]以及[Vm,m＝1,...,N]重复上述过程，实现不同湍流状态t的模拟，根据不同状态t下的结果建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与查找表，将查找表进行存储，实际模拟时，根据需要模拟的大气湍流，查询查找表，得到相应的电压值，由波前控制器输出电压值，实现大气湍流的模拟。
所述的基于差分星点像运动法，选用光斑阵列中四个方位取十二对点对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计；具体如下：
第一步，利用下列公式计算每对点对应的大气相干长度；
其中，A为湍流模拟系统入射有效口径，f为波前探测模块中光路的焦距，Z为统计相干长度r0的第n对点间间距，ΔLq为第n对点间重心距离差，l代表某次采样；
第二步，利用第一步中的结果得到十二对点的平均r0l；
第三步，对光斑阵列进行对此采样，将每次采样得到的r0l取平均值得到相干长度r0。
十二对点中每对点的间距相同。
一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法，步骤如下：
(1)前端望远镜接收理想平面波，将平面波入射到倾斜镜，由倾斜镜实现湍流对整个波前倾斜和漂移的模拟以及整个波前的平均倾斜；
具体在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向分别安装压电陶瓷驱动器，向压电陶瓷驱动器加载电压[Ux,Uy]，产生位移量，压电陶瓷驱动器的直线运动转变成倾斜镜的角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ；所述的横轴为入射波束的传播方向，纵轴垂直于横轴；
(2)经过倾斜镜后的波束入射到微变形镜，采用微变形镜实现湍流对波束波面内起伏的模拟；
(2.1)根据地面测试激光通过湍流后性能的系统有效口径以及要求模拟的最小相干尺度确定微变形镜的驱动器单元数目N；
(2.2)在MEMS微变形镜的单元背面安装相应数目的驱动器，对每个驱动器加载不同的电压[Vm,m＝1,...,N]，使微变形镜面形发生变化；
(3)经过步骤(2)微变形镜反射后的波束经过聚焦后到达哈特曼传感器，在哈特曼传感器上成像为光斑阵列；并利用哈特曼传感器测量得到离散波前斜率；
(4)利用离散波前斜率，恢复连续的畸变波前，并利用畸变波前得到整体波前倾斜θ，由于整体波前倾斜θ表征到达角起伏进而得到一组对应的[Ux,Uy]与到达角起伏
(5)根据哈特曼波前探测器得到的光斑阵列，基于差分星点像运动法，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计，得到一组[Vm,m＝1,...,N]与r0；
(6)加载不同的电压[Ux,Uy]以及[Vm,m＝1,...,N]重复步骤(1)-(5)，实现不同湍流状态t的模拟；
(7)根据不同状态t下的结果建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与查找表；
(8)实际模拟时，根据需要模拟的大气湍流，查询查找表，得到相应的电压值，加载相应的电压值，实现大气湍流的模拟。
所述的基于差分星点像运动法，选用光斑阵列中四个方位取十二对点对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计；具体如下：
(5.1)利用下列公式计算每对点对应的大气相干长度；
其中，A为湍流模拟系统入射有效口径，f为步骤(3)中实现聚焦的光路的焦距，Z为统计相干长度r0的第n对点间间距，ΔLq为第n对点间重心距离差，l代表某次采样；
(5.2)利用第一步中的结果得到十二对点的平均r0l；
(5.3)对光斑阵列进行对此采样，将每次采样得到的r0l取平均值得到相干长度r0。
十二对点中每对点的间距相同。
本发明与现有技术相比的优点在于：(1)模拟湍流扰动的器件：倾斜镜与微变形镜为反射镜，对波长要求范围宽、对偏振特性没有影响；(2)微变形镜MEMS具有上千个校正单元的变形镜，减小了传统变形镜体积，极大地降低成本。同时应用MEMS技术加工出的变形镜还具有响应速度快、驱动电压低等传统变形镜不可具备的优点。(3)逆用自适应技术模拟大气湍流系统可再现模拟湍流，对激光通信影响进行定量分析。因此，逆用自适应技术的湍流模拟系统具有以下创新点：
(1)提出了一种适应于星地相干激光通信的大气湍流环境模拟系统；
(2)对通信激光波束无偏振，波长要求；
(3)主动控制，可以主动控制产生需要的大气湍流环境，并且能够再现，为重复验证星地相干激光通信性能提供了重要的应用价值。
附图说明
图1为空气湍流模拟池；
图2为受迫式大气湍流模拟器；
图3为一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统框图；
图4哈特曼传感器光斑阵列图；
图5统计相干长度哈特曼光斑点选取示意图。
具体实施方式
如图3所示，一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，包括波前扰动模块、波前探测模块和波前控制模块；其中波前扰动模块包括倾斜镜以及在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向安装的两个压电陶瓷驱动器；微变形镜以及微变形镜背面安装的N个驱动器；波前探测模块包括哈特曼传感器及其光路；
前端望远镜接收理想平面波，将平面波入射到倾斜镜，波前控制模块对横轴x和纵轴y两个方向的压电驱动器施以电压[Ux,Uy]，产生位移量，则压电驱动器将带动反射镜镜面在空间呈现方位角变化；倾斜镜通过将压电驱动器的直线运动转换为角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ；经过倾斜镜后的波束入射到微变形镜，波前控制模块对N个驱动器施加不同的电压[Vm,m＝1,...,N]，使微变形镜面形发生变化；经过微变形镜后的畸变波束到达波前探测模块，由光路将畸变波束聚焦后传输到哈特曼传感器上，在哈特曼传感器上成像光斑阵列；哈特曼传感器对入射的聚焦光束进行测量，得到离散波前斜率；波前控制模块利用离散波前斜率，恢复出连续的畸变波前，并利用畸变波前得到整体波前倾斜θ，由于整体波前倾斜θ表征到达角起伏进而得到一组[Ux,Uy]与到达角起伏波前控制模块利用哈特曼波前探测器得到的光斑阵列，基于差分星点像运动法，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计，得到一组[Vm,m＝1,...,N]与r0；波前控制模块控制输出不同的[Ux,Uy]以及[Vm,m＝1,...,N]重复上述过程，实现不同湍流状态t的模拟，根据不同状态t下的结果建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与查找表，将查找表进行存储，实际模拟时，根据需要模拟的大气湍流，查询查找表，得到相应的电压值，由波前控制器输出电压值，实现大气湍流的模拟。
本发明系统各部分的实现过程与下面将要介绍的方法中的对应步骤呼应，下面从方法的角度对相应部分做详细说明，本发明一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法，具体步骤如下：
(1)前端望远镜接收理想平面波，入射到倾斜镜。采用倾斜镜实现湍流对整个波前倾斜和漂移的模拟，及整个波前的平均倾斜。
由于泰勒频率为湍流畸变波前中整体倾斜像差的时间特性，而倾斜镜与泰勒频率fT存在四倍关系，所以倾斜镜需要采用PZT驱动器。具体在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向分别安装压电陶瓷驱动器。
压电器的轴向位移随电压输入的变化成比例的、线性变化。由波前控制模块(高速计算机)对横轴x和纵轴y两个方向的压电驱动器施以电压[Ux,Uy]，产生位移量，则压电驱动器将带动反射镜镜面在空间呈现方位角变化。倾斜镜通过将压电驱动器的直线运动转换为角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ。
(2)经过倾斜镜的畸变波束，入射到微变形镜。采用微变形镜实现湍流对波束波面内起伏的模拟，具体如下：
根据地面测试激光通过湍流后性能的系统有效口径以及要求模拟的最小相干尺度确定为变形镜的驱动器单元数目；
例如系统有效口径D为40mm，要求模拟的最小相干尺度r0min为1.2mm，则所需的微变形镜驱动器单元数目为：
N＝(D/r0min)2
需要上千驱动器单元。所以需要的微变形镜具有口径小，所需驱动器单元数目多，传统的变形镜无法满足。使用MEMS技术制造的微变形镜由于其体积小，成本低，能耗低，响应快及集成度高等传统变形镜不具备的特点，成为变形镜发展的主流方向。有效冲程是指分立式微变形镜各单元稳定工作能达到的最大行程，根据分立式变形镜的工作原理可知，微变形镜可校正的畸变波前最大波长为其有效冲程的2倍，因此分立式微变形镜的有效冲程决定了它的波长校正范围。
由于要求格林伍德频率为7-50Hz，根据变形镜控制带宽至少是四倍的格林伍德频率，所以变形镜控制带宽应大于200Hz。
微变形镜应满足的性能指标为：
| 驱动器数目 | 有效口径 | Stroke(有效冲程) | 单元尺寸 | 单元的面形 |
| 32*32 | 9.3mm | 1.5μm | 300μm | 20nm(RMS) |
根据表中确定的数据选择相应的MEMS微变形镜，波前控制模块对第m个驱动器加载预设的电压Vm，使微变形镜面形发生变化；当对各个驱动器施加不同电压Vm时，都可以使变形反射镜镜面内不同点产生不同的变形，从而模拟湍流对波面内各点扰动。
(3)畸变的波束到达波前探测模块，利用哈特曼传感器对反射后的波束进行测量。波束通过波前探测模块中光路聚焦到达哈特曼传感器上。哈特曼传感器由多个微透镜阵列组成，所以波束在哈特曼传感器上成像的光斑阵列如图4。
基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法的畸变的波前某点在第i个微透镜像点坐标记为(xi，yi)，理想波束的像点坐标用(x0，y0)表示。因此该点所对应的波前平均斜率为：
i从1到n(n为哈特曼传感器微透镜数目)
其中，f为波前探测模块中光路的焦距。
因此，可以由哈特曼波前传感器测得的离散波前斜率，恢复出连续的畸变波前形状φ(·)。
由于畸变波前与整体波前倾斜的关系为：
其中k＝2π/λ为波数，λ为波长，A为湍流模拟系统入射有效口径，φ(·)为畸变的波前。
从而计算出倾斜镜的控制电压[Ux,Uy]时，波前整体倾斜为θ。
湍流对光波扰动的相位起伏中和接收口径尺寸相当的倾斜分量将使光波的总体入射方向发生变化，表现为到达角起伏。由倾斜镜模拟倾斜分量与光波总体入射方向的变化，统计得出到达角起伏。因此，整体波前倾斜θ表征了湍流的到达角起伏
倾斜镜控制电压[Ux,Uy]与到达角起伏建立对应关系。
(4)哈特曼波前探测器得到光斑阵列，基于差分星点像运动法(DIMM)，选用阵列中四个方位取十二对点(每对点的间距要求相同)，如图5，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计。
DIMM方法中，大气相干长度r0由下式计算得到：
其中：A为湍流模拟系统入射有效口径f为波前探测模块中光路的焦距，Z为统计相干长度r0的一对点间间距，ΔLq为一对点间重心距离差。
由公式(1)得到每对点计算的r0l，n(l为第i次采样，n为阵列选取十二对点中的第n对点)，求出十二对点的平均r0l，对光斑阵列进行多次采样，多幅采样畸变的波面进行大气相干长度统计平均值r0。
由波前控制器加载微变形镜致动器控制电压V使微变形镜各单元变化，模拟湍流对波面内部扰动，则N个致动器控制电压组[Vm](m从1到致动器单元数N)实现模拟相干长度为r0湍流。
(5)控制电压{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}控制倾斜镜与微变形镜动作，实现大气湍流的模拟。经过多次实验建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与 查找表(t表征不同的湍流状态)，存储在波前控制器。
(5)根据需要模拟的大气湍流，查询上述查找表，得到相应的电压值，波前控制器使相应的模拟器工作，实现大气湍流的模拟。
通过查找表实现模拟湍流可重复、可再现。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，其特征在于：包括波前扰动模块、波前探测模块和波前控制模块；其中波前扰动模块包括倾斜镜以及在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向安装的两个压电陶瓷驱动器；微变形镜以及微变形镜背面安装的N个驱动器；波前探测模块包括哈特曼传感器及其光路；
前端望远镜接收理想平面波，将平面波入射到倾斜镜，波前控制模块对横轴x和纵轴y两个方向的压电陶瓷驱动器施以电压[Ux,Uy]，产生位移量，则压电陶瓷驱动器将带动倾斜镜镜面在空间呈现方位角变化；倾斜镜通过将压电陶瓷驱动器的直线运动转换为角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ；经过倾斜镜后的波束入射到微变形镜，波前控制模块对N个驱动器施加不同的电压[Vm,m＝1,...,N]，使微变形镜面形发生变化；经过微变形镜后的畸变波束到达波前探测模块，由光路将畸变波束聚焦后传输到哈特曼传感器上，在哈特曼传感器上成像光斑阵列；哈特曼传感器对入射的聚焦光束进行测量，得到离散波前斜率；波前控制模块利用离散波前斜率，恢复出连续的畸变波前，并利用畸变波前得到整体波前倾斜θ，由于整体波前倾斜θ表征到达角起伏进而得到一组[Ux,Uy]与到达角起伏波前控制模块利用哈特曼波前探测器得到的光斑阵列，基于差分星点像运动法，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计，得到一组[Vm,m＝1,...,N]与r0；波前控制模块控制输出不同的[Ux,Uy]以及[Vm,m＝1,...,N]重复上述过程，实现不同湍流状态t的模拟，根据不同状态t下的结果建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与查找表，将查找表进行存储，实际模拟时，根据需要模拟的大气湍流，查询查找表，得到相应的电压值，由波前控制器输出电压值，实现大气湍流的模拟。
2.根据权利要求1所述的一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，其特征在于：所述的基于差分星点像运动法，选用光斑阵列中四个方位取十二对点对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计；具体如下：
第一步，利用下列公式计算每对点对应的大气相干长度；
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其中，A为湍流模拟系统入射有效口径，f为波前探测模块中光路的焦距，Z为统计相干长度r0的第n对点间间距，ΔLq为第n对点间重心距离差，l代表某次采样；
第二步，利用第一步中的结果得到十二对点的平均r0l；
第三步，对光斑阵列进行对此采样，将每次采样得到的r0l取平均值得到相干长度r0。
3.根据权利要求2所述的一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟系统，其特征在于：十二对点中每对点的间距相同。
4.一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法，其特征在于步骤如下：
(1)前端望远镜接收理想平面波，将平面波入射到倾斜镜，由倾斜镜实现湍流对整个波前倾斜和漂移的模拟以及整个波前的平均倾斜；
具体在倾斜镜背面横轴和纵轴两个方向分别安装压电陶瓷驱动器，向压电陶瓷驱动器加载电压[Ux,Uy]，产生位移量，压电陶瓷驱动器的直线运动转变成倾斜镜的角运动，对波前进行动态扰动，达到模拟湍流整体波前倾斜θ；所述的横轴为入射波束的传播方向，纵轴垂直于横轴；
(2)经过倾斜镜后的波束入射到微变形镜，采用微变形镜实现湍流对波束波面内起伏的模拟；
(2.1)根据地面测试激光通过湍流后性能的系统有效口径以及要求模拟的最小相干尺度确定微变形镜的驱动器单元数目N；
(2.2)在MEMS微变形镜的单元背面安装相应数目的驱动器，对每个驱动器加载不同的电压[Vm,m＝1,...,N]，使微变形镜面形发生变化；
(3)经过步骤(2)微变形镜反射后的波束经过聚焦后到达哈特曼传感器，在哈特曼传感器上成像为光斑阵列；并利用哈特曼传感器测量得到离散波前斜率；
(4)利用离散波前斜率，恢复连续的畸变波前，并利用畸变波前得到整体波前倾斜θ，由于整体波前倾斜θ表征到达角起伏进而得到一组对应的[Ux,Uy]与到达角起伏
(5)根据哈特曼波前探测器得到的光斑阵列，基于差分星点像运动法，对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计，得到一组[Vm,m＝1,...,N]与r0；
(6)加载不同的电压[Ux,Uy]以及[Vm,m＝1,...,N]重复步骤(1)-(5)，实现不同湍流状态t的模拟；
(7)根据不同状态t下的结果建立{[Ux,Uy],[Vm,m＝1,...,N]}t与查找表；
(8)实际模拟时，根据需要模拟的大气湍流，查询查找表，得到相应的电压值，加载相应的电压值，实现大气湍流的模拟。
5.根据权利要求4所述的一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法，其特征在于：所述的基于差分星点像运动法，选用光斑阵列中四个方位取十二对点对微变形镜扰动模拟湍流的相干长度r0进行统计；具体如下：
(5.1)利用下列公式计算每对点对应的大气相干长度；
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>0</mn>
<mi>l</mi>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msup>
<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<msup>
<mi>&lambda;</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>(</mo>
<mn>0.358</mn>
<msup>
<mi>A</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mn>0.242</mn>
<msup>
<mi>Z</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mo><</mo>
<msubsup>
<mi>&Delta;L</mi>
<mi>q</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>></mo>
<mo>-</mo>
<mo><</mo>
<msub>
<mi>&Delta;L</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<msup>
<mo>></mo>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mo>/</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
其中，A为湍流模拟系统入射有效口径，f为步骤(3)中实现聚焦的光路的焦距，Z为统计相干长度r0的第n对点间间距，ΔLq为第n对点间重心距离差，l代表某次采样；
(5.2)利用第一步中的结果得到十二对点的平均r0l；
(5.3)对光斑阵列进行对此采样，将每次采样得到的r0l取平均值得到相干长度r0。
6.根据权利要求5所述的一种基于逆用自适应技术的大气湍流模拟方法，其特征在于：十二对点中每对点的间距相同。
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