Abstract

One limitation to using laser beacons to measure tilt is focus anisoplanatism. By use of a spectral representation for the atmospheric turbulence, the wave-front error is expressible as an integral over the distribution of turbulence with height. Results are calculated for turbulence profiles typical of astronomical sites. The decrease in Strehl ratio when a single laser guide star is used to measure tip-tilt is shown to be especially significant at visible wavelengths, precisely where tip-tilt is most difficult to obtain from natural stars.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
    [CrossRef]
  2. C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
    [CrossRef]
  3. D. A. Sandler, L. Cuellar, M. Lefebvre, T. Barret, R. Arnold, P. Johnston, A. Rego, G. Smith, G. Taylor, B. Spivey, J. Opt. Soc. Am. A 11, 858 (1994).
    [CrossRef]
  4. F. Rigaut, E. Gendron, Astron. Astrophys. 261, 677 (1992).
  5. R. Ragazzoni, Astrophys. J. Lett. 465, L73 (1996).
    [CrossRef]
  6. R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).
  7. R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.
  8. R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).
  9. M. S. Beleńkii, Proc. SPIE 2471, 289 (1995).
    [CrossRef]
  10. R. Ragazzoni, Astron. Astrophys. 305, L13 (1996).
  11. D. L. Fried, J. F. Belsher, J. Opt. Soc. Am. A 11, 277 (1994).
    [CrossRef]
  12. G. A. Tyler, J. Opt. Soc. Am. A 11, 325 (1994).
    [CrossRef]
  13. R. J. Sasiela, J. D. Shelton, J. Opt. Soc. Am. A 10, 646 (1993).
    [CrossRef]
  14. R. J. Sasiela, J. Opt. Soc. Am. A 11, 379 (1994).
    [CrossRef]
  15. D. G. Sandler, S. Stahl, J. R. P. Angel, M. Lloyd-Hart, D. McCarthy, J. Opt. Soc. Am. A 11, 925 (1994).
    [CrossRef]
  16. G. C. Valley, S. M. Wandzura, J. Opt. Soc. Am. A 69, 712 (1979).
    [CrossRef]

1996 (2)

R. Ragazzoni, Astrophys. J. Lett. 465, L73 (1996).
[CrossRef]

R. Ragazzoni, Astron. Astrophys. 305, L13 (1996).

1995 (3)

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).

M. S. Beleńkii, Proc. SPIE 2471, 289 (1995).
[CrossRef]

1994 (5)

1993 (1)

1992 (1)

F. Rigaut, E. Gendron, Astron. Astrophys. 261, 677 (1992).

1991 (2)

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

1979 (1)

G. C. Valley, S. M. Wandzura, J. Opt. Soc. Am. A 69, 712 (1979).
[CrossRef]

Ameer, G. A.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Angel, J. R. P.

Arnold, R.

Barclay, H. T.

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Barret, T.

Belenkii, M. S.

M. S. Beleńkii, Proc. SPIE 2471, 289 (1995).
[CrossRef]

Belsher, J. F.

Biraben, F.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

Boeke, B. R.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Boucher, Y.

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Browne, S. L.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Cuellar, L.

Esposito, S.

R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).

Fleury, B.

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Foy, R.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Fried, D. L.

D. L. Fried, J. F. Belsher, J. Opt. Soc. Am. A 11, 277 (1994).
[CrossRef]

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Fugate, R. Q.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Gendron, E.

F. Rigaut, E. Gendron, Astron. Astrophys. 261, 677 (1992).

Grynberg, G.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Johnston, P.

Lefebvre, M.

Lloyd-Hart, M.

Marchetti, E.

R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).

McCarthy, D.

McCullough, P. R.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Migus, A.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Murphy, D. V.

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Page, D. A.

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Primmerman, C. A.

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Ragazzoni, R.

R. Ragazzoni, Astrophys. J. Lett. 465, L73 (1996).
[CrossRef]

R. Ragazzoni, Astron. Astrophys. 305, L13 (1996).

R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).

Rego, A.

Rigaut, F.

F. Rigaut, E. Gendron, Astron. Astrophys. 261, 677 (1992).

Roberts, P. H.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Ruane, R. E.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Sandler, D. A.

Sandler, D. G.

Sasiela, R. J.

Shelton, J. D.

Smith, G.

Spivey, B.

Stahl, S.

Tallon, M.

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Taylor, G.

Tyler, G. A.

G. A. Tyler, J. Opt. Soc. Am. A 11, 325 (1994).
[CrossRef]

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Valley, G. C.

G. C. Valley, S. M. Wandzura, J. Opt. Soc. Am. A 69, 712 (1979).
[CrossRef]

Wandzura, S. M.

G. C. Valley, S. M. Wandzura, J. Opt. Soc. Am. A 69, 712 (1979).
[CrossRef]

Wopat, L. M.

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

Zollars, G.

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Astron. Astrophys. (2)

F. Rigaut, E. Gendron, Astron. Astrophys. 261, 677 (1992).

R. Ragazzoni, Astron. Astrophys. 305, L13 (1996).

Astron. Astrophys. Suppl. (1)

R. Foy, A. Migus, F. Biraben, G. Grynberg, P. R. McCullough, M. Tallon, Astron. Astrophys. Suppl. 111, 569 (1995).

Astrophys. J. Lett. (1)

R. Ragazzoni, Astrophys. J. Lett. 465, L73 (1996).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A (7)

Mon. Not. R. Astron. Soc. (1)

R. Ragazzoni, S. Esposito, E. Marchetti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 276, L76 (1995).

Nature (2)

R. Q. Fugate, D. L. Fried, G. A. Ameer, B. R. Boeke, S. L. Browne, P. H. Roberts, R. E. Ruane, G. A. Tyler, L. M. Wopat, Nature (London) 353, 144 (1991).
[CrossRef]

C. A. Primmerman, D. V. Murphy, D. A. Page, G. Zollars, H. T. Barclay, Nature(London) 353, 141 (1991).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

M. S. Beleńkii, Proc. SPIE 2471, 289 (1995).
[CrossRef]

Other (1)

R. Foy, Y. Boucher, B. Fleury, G. Grynberg, P. R. McCullough, A. Migus, M. Tallon, in Proceedings of ESO Conference on Progress in Telescope and Instrumentation Technologies, M. H. Ulrich, ed. (European Southern Observatory, Garching, Germany, 1992), Vol. 42, pp. 437–441.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

Atmospheric models used in this analysis. The MK and the MMK profiles are identical from 11 to 22 km.

Fig. 2
Fig. 2

Tilt Strehl ratio plotted as a function of wavelength for a D = 8 m telescope. The LGS is at an altitude of 90 km.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Atmospheric Parameters for Various Profiles Analyzed in This Lettera

Equations (9)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

σ 2 = 0.207 k 0 2 0 C n 2 ( z ) [ f ( κ ) g ( κ , z ) d κ ] d z .
f ( κ ) = κ - 11 / 3 .
g ( κ ) = { J 2 ( κ D / 2 ) κ D / 2 - J 2 [ κ D ( 1 - z / L ) / 2 ] κ D ( 1 - z / L ) / 2 } 2 ,
σ tilt 2 0.3680 k 0 2 D 5 / 3 L 2 0 L d z z 2 C n 2 ( z ) .
σ tilt 2 = ( D / T 0 ) 5 / 3 .
σ tilt 2 = ( D T 0 ) 5 / 3 ( 4 k 0 D ) 2 5.888 D 1 / 3 L 2 × 0 L d z z 2 C n 2 ( z ) ( radians of tilt ) 2 .
S tilt = 1 1 + π 2 2 ( σ θ λ / D ) 2 ,
σ θ 2 = 1 / 2 [ ( σ θ x ) 2 + ( σ θ y ) 2 ] .
σ centroid w λ D 1 N ,

Metrics