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自适应光学(AO)系统可以实时地校正大气动态波前畸变，使光学系统能随时适应外界环境的变化，始终保持最优的工作状态。数值模拟的方法可以用于模拟光波在湍流介质中的传输以及自适应光学系统的实际运行状况。
为了模拟光波在湍流大气中的传播，普遍采用多相屏法来计算光波的传输。这种方法的关键是产生描述湍流的相屏。通常，采用湍流功率谱的快速傅立叶变换(FFT)的方法产生相屏(也称谱反演法)。近年来，在文献中提出了另外一种称为协方差法的相屏产生算法。与谱反演法相比，这种方法有一些突出的优点。在本文之前，还没有见到有人对于协方差法及其产生的相屏在湍流介质中光波传输的应用进行数值模拟研究。
本文首先分析了这种方法的理论基础，同时给出了数值实现的理论模型，编制了相关的计算程序，并与已有的激光在湍流介质中传输和相位校正的模拟计算程序相连接，运用多种手段检验了所产生的相屏的正确性，特别是，利用光波穿过湍流相屏的开闭环传输的结果比较了这两种方法，讨论了这种新方法的优缺点。在此基础上，进行了初步的数值模拟研究。针对谱反演法和协方差法两种方法存在的差别通过人为地去掉协方差法中一部分参与计算的奇异值，发现两种方法的开闭环传输结果相互靠近，表明协方差法产生的相屏比谱反演法产生的相屏有更丰富的频率成分。另外，还初步研究了改变延迟时间后协方差法产生的相屏的开环传输和闭环校正效果的变化。
在AO系统中，噪音和探测误差是影响Hartmann-Shack波前传感器斜率探测的一个非常重要的因素，并将进一步影响AO系统的整体性能。在我们已有的关于噪音和探测误差对静态自适应光学系统的影响的数值模拟研究的基础上，本文进一步对噪音和探测误差对于动态自适应光学系统的影响进行了数值仿真计算和研究，获得了一批计算结果。这些结果对于实际的AO系统的实验和应用都是有价值的。还基于对噪音理论一般规律的分析给出了一种抑制AO系统中噪音影响的算法，并还给出了初步的仿真计算结果。