Адаптивна оптика: како да ги видите ѕвездите на небото? Адаптивна оптика - Историја на имплементацијата на ласерската адаптивна оптика

Дел подготвен од Николај Носирев и Олег Вилков

Адаптивна оптика(AO) е гранка на оптика која се занимава со развој на оптички системи со динамична контрола на обликот на брановиот фронт за да се компензира случајните нарушувања и да се зголеми границата на резолуција на уредите за набљудување, степенот на концентрација на зрачење кај приемникот или целта.

Главниот проблем што може да се реши со адаптивен оптички систем е да се елиминираат пертурбациите на брановиот фронт предизвикани од неконтролирани случајни влијанија. Најпознатите системи од овој тип вклучуваат:

копнени телескопи, поради нехомогеноста на земјината атмосфера, резолуцијата на овие системи е намалена

системи за формирање и фокусирање на ласерско зрачење

ласерски мерни системи кои работат во атмосферата

· оптички системи на ласери со висока моќност.

Имплементацијата на адаптивни оптички системи се одредува според специфичниот опсег на задачи што ги решава. Сепак, општите принципи за изградба на такви системи се исти.

Постојат системи со појдовен бран, во кои се коригира брановиот фронт на изворот на светлина и системи со примен бран, во кои се коригира светлосното поле кое доаѓа од набљудуваниот објект. За возврат, и двете од нив може да се имплементираат на принципите на конјугација на фази и звук на отворот.

Во системот на фазна конјугација, зрак светлина се рефлектира од мала област на објектот (цел), формирајќи сферичен бран, кој се враќа по патеката на ширење на светлината и ги подложува истите изобличувања како и емитираниот бран. Дојдовниот рефлектираниот бран влегува во сензорот на брановиот фронт, каде што се откриваат изобличувања на патеката. Уредот за обработка на податоци ја пресметува потребната корекција на брановиот фронт, што го врши уредот за влијание на брановиот фронт.

Принципот на звук на отворот се заснова на можноста за воведување на тест пертурбации во брановиот фронт, кои се трансформираат во амплитудни пертурбации на сигналот. Анализирајќи ги промените во интензитетот на светлината што се рефлектира од целта, тие донесуваат заклучок за знакот на промената на фазата и го деформираат брановиот фронт додека не се оптимизира фокусирањето на објектот.

Системите со примениот бран работат на сличен начин. Во фазните системи за конјугација, дел од добиената светлина со искривен брановиот фронт е насочена кон сензорот на брановиот фронт. Примените информации се користат за создавање на компензационен ефект на примениот бран. Како резултат на тоа, на приемникот идеално се формира слика ограничена само со дифракција.

Во системите за звучење на блендата, пробните пертурбации се воведуваат во примениот бран, а нивното влијание се проценува со помош на приемник поставен во рамнината на сликата.

уреди за набљудување, концентрацијата на оптичкото зрачење на приемникот или целта итн.

Адаптивната оптика наоѓа примена во дизајнот на копнените астрономски телескопи, во оптичките комуникациски системи, во индустриската ласерска технологија, во офталмологијата итн., каде што овозможува да се компензираат, соодветно, атмосферските нарушувања, аберациите на оптичките системи, вклучително и оптички елементи на човечкото око.

Адаптивен оптички систем

Структурно, адаптивниот оптички систем обично се состои од сензор што го мери изобличувањето (сензор на брановиот фронт), коректор на брановиот фронт и контролен систем кој ја спроведува врската помеѓу сензорот и коректорот.

Сензори на брановидни предни страни

Постојат различни методи кои овозможуваат и квалитативна проценка и квантитативно мерење на профилот на брановиот фронт. Најпопуларните во моментов се сензорите од типот на пречки и типот Shack-Hartmann.

Дејството на сензорите за пречки се заснова на кохерентно додавање на два светлосни бранови и формирање на шема на пречки со интензитет што зависи од измерениот брановиден фронт. Во овој случај, како втор (референтен) светлосен бран, може да се користи бран добиен од проучуваното зрачење со просторно филтрирање.

Сензорот од типот Shack-Hartmann се состои од низа микролеќи и фотодетектор сместени во нивната фокусна рамнина. Секоја леќа е обично 1 mm или помала. Сензорските леќи го делат истражуваниот брановиден фронт на подапертури (блендата на еден микролеќа), формирајќи збир на фокални точки во фокусната рамнина. Позицијата на секоја од точките зависи од локалниот наклон на брановиот фронт на зракот што пристигна на влезот на сензорот. Со мерење на попречните поместувања на фокалните точки, може да се пресметаат просечните агли на навалување на брановиот фронт во секоја од подотворите. Овие вредности се користат за пресметување на профилот на брановиот фронт на целата бленда на сензорот.

Коректори на брановидни предни

Приспособливо (деформирачко) огледало ( Англиски) е најпопуларната алатка за контрола на брановидни предни и корекција на оптички аберации. Идејата за корекција на предниот дел на бранот со сложено огледало беше предложена од V. P. Linnik во 1957 година. Можноста за создавање таков систем се појави уште од средината на 1990-тите во врска со развојот на технологијата и со можноста за прецизна компјутерска контрола и следење.

Особено, широко се користат униморфни (полупасивни-биморфни) огледала. Таквото огледало се состои од тенка плоча направена од пиезоелектричен материјал, на која електродите се распоредени на посебен начин. Плочата е прицврстена на подлога, на предната површина на која се формира оптичка површина. Кога се применува напон на електродите, пиезоелектричната плоча се собира (или се шири), што предизвикува свиткување на оптичката површина на огледалото. Посебното просторно распоредување на електродите овозможува да се формираат сложени површински релјефи.

Брзината на контрола на обликот на адаптивното огледало овозможува да се користи за да се компензира динамичките аберации во реално време.

Во астрономските апликации, на адаптивните оптички системи им е потребен референтен извор кој би послужил како стандард за осветленост за да се поправат изобличувањата предизвикани од атмосферските турбуленции и треба да се наоѓа на доволно блиску аголно растојание од областа на небото што се проучува. Во некои системи, како таков извор се користи „вештачка ѕвезда“, создадена со возбудување на атоми на натриум на надморска височина од 90 km над површината на Земјата со помош на земјен ласер.

исто така види

Напишете преглед за написот „Адаптивна оптика“

Белешки

Литература

Воронцов М.А., Шмалгаузен В.И.Принципи на адаптивна оптика. - М .: Наука, 1985 година.
Воронцов М.А., Корјабин А.В., Шмалгаузен В.И.Контролирани оптички системи. - М .: Наука, 1988 година.

Врски

Извадок што ја карактеризира Адаптивна оптика

Соња, Наташа, Петја, Ана Михајловна, Вера, стариот гроф, го прегрнаа; а луѓето и слугинките, откако ги наполнија собите, осудуваа и здивнуваа.
Петја висеше на нозете. - А потоа јас! тој викна. Наташа, откако го наведна кон неа, му го бакна целото лице, скокна од него и држејќи се за подот на својот Унгарец, скокна како коза сè на едно место и пирснеше.
Од сите страни блескаа солзи радосници, очи љубовни, од сите страни усни бараа бакнеж.
Соња, црвена како црвена, исто така се држеше за неговата рака и блескаше насекаде во блажен поглед вперен во неговите очи, што таа го чекаше. Соња веќе имаше 16 години и беше многу убава, особено во овој момент на среќна, ентузијастичка анимација. Таа го погледна, не тргајќи се погледот, насмеана и задржувајќи го здивот. Тој ја погледна благодарно; но сепак чека и бара некого. Старата грофица сè уште не излегла. И тогаш имаше чекори на вратата. Чекорите се толку брзи што не можеше да бидат на мајка му.
Но, тоа беше таа во нов фустан, непознат за него, сошиен без него. Сите го оставија и тој истрча кон неа. Кога се собрале, таа липајќи му паднала на градите. Таа не можеше да го подигне лицето и само го притисна на студените врвки на неговиот унгарски капут. Денисов, не забележан од никого, влезе во собата, застана токму таму и гледајќи ги, ги триеше очите.
„Василиј Денисов, пријателот на твојот син“, рече тој, претставувајќи му се на грофот, кој прашално го погледна.
- Добредојдовте. Знам, знам“, рече грофот бакнувајќи се и гушкајќи се со Денисов. - напиша Николушка ... Наташа, Вера, еве го Денисов.
Истите среќни, ентузијастички лица се свртеа кон бушавата фигура на Денисов и го опколија.
- Драги мои, Денисов! - квиче Наташа, покрај себе од воодушевување, скокна до него, го прегрна и бакна. Сите се засрамија од чинот на Наташа. Денисов исто така поцрвене, но се насмевна и ја зеде раката на Наташа и ја бакна.
Денисов го одведоа во собата подготвена за него, а Ростовците се собраа сите во софата кај Николушка.
Старата грофица, без да му ја пушти раката што ја бакнуваше секоја минута, седна до него; останатите, натрупани околу нив, го фаќаа секое негово движење, збор, поглед и не го тргаа погледот од него со ентузијастичка љубов. Братот и сестрите се расправале и пресретнувале места една од друга поблиску и се степале кој ќе му донесе чај, марамче, луле.
Ростов беше многу среќен со љубовта што му беше покажана; но првата минута од неговата средба беше толку блажена што му се чинеше дека неговата сегашна среќа не е доволна, и тој постојано чекаше нешто повеќе, и повеќе, и повеќе.
Следното утро посетителите спиеле надвор од патот до 10 часот.
Во претходната соба лежеа сабји, чанти, колички, отворени куфери, валкани чизми. Исчистените два пара со шпорети штотуку беа поставени на ѕидот. Слугите донесоа мијалници, топла вода за бричење и переа фустани. Мирисаше на тутун и мажи.
- Еј, Г „кучка, т“ убку! викна рапав глас на Васка Денисов. - Ростов, стани!
Ростов, триејќи ги залепените очи, ја подигна заплетканата глава од жешката перница.
- Што е доцна? „Доцна е, 10 часот“, одговори гласот на Наташа, а во соседната соба се слушаше шушкање на облечени фустани, шепот и смеа од женски гласови, а нешто сино, панделки, црна коса и весели лица блеснаа низ благо. отвори врата. Тоа беше Наташа со Соња и Петја, кои дојдоа да видат дали станува.
- Никола, стани! На вратата повторно се слушна гласот на Наташа.
- Сега!
Во тоа време, Петја, во првата соба, гледајќи и грабна сабји, и доживувајќи го задоволството што го доживуваат момчињата од глетката на воинствен постар брат и заборавајќи дека е непристојно за сестрите да гледаат соблечени мажи, ја отвори вратата.
- Дали е тоа твој меч? тој викна. Девојките скокнаа назад. Денисов, со уплашени очи, ги сокри бушавите нозе во ќебе, гледајќи наоколу за помош кај својот другар. Вратата ја пушти Петја и повторно се затвори. Надвор од вратата се слушаше смеа.
- Николенка, излези во тоалета, - гласот на Наташа.
- Дали е тоа твој меч? Петја праша: „Или е твое? - со послушна почит се сврте кон мустаќиот, црн Денисов.
Ростов набрзина ги облече чевлите, облече наметка и излезе. Наташа ја облече едната чизма со поттик и се качи во другата. Соња се вртеше и сакаше само да и го надува фустанот и да седне кога тој излезе. И двајцата беа во исти, сосема нови, сини фустани - свежи, румени, весели. Соња побегна, а Наташа, фаќајќи го својот брат за рака, го одведе во софата и почнаа да разговараат. Немаа време да се прашаат и да одговорат на прашања за илјадници ситници кои само нив би можеле да ги интересираат. Наташа се смееше на секој негов збор и што го кажа, не затоа што тоа што го кажаа беше смешно, туку затоа што се забавуваше и не можеше да ја воздржи својата радост, изразена во смеа.
- О, колку добро, одлично! рече таа на сè. Ростов почувствува како, под влијание на вжештените зраци на љубовта, за прв пат по година и пол му процвета таа детска насмевка во душата и лицето, на кои никогаш не се насмеал откако излегол од дома.
„Не, слушај“, рече таа, „дали си прилично маж сега? Ужасно ми е драго што си мој брат. Таа му ги допре мустаќите. - Сакам да знам какви мажи сте вие? Дали тие се како нас? Не?
Зошто Соња побегна? - праша Ростов.
- Да. Тоа е цела друга приказна! Како ќе разговараш со Соња? Ти или ти?

Национален истражувачки универзитет за информатички технологии, механика и оптика во Санкт Петербург

Факултет за фотоника и оптоинформатика

Катедра за компјутерска фотоника и видео информатика

во дисциплината Теорија на системи и системска анализа

« АНАЛИТИЧКИ ПРЕГЛЕД НА КАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА СОВРЕМЕНИ КОМПОНЕНТИ НА АДАПТИВНИТЕ ОПТИЧКИ СИСТЕМИ»

Ученик: Романов И.Е.

Група: 4352

Предавач: Гуров И.П.

Санкт Петербург

Вовед …………………………………………………………………………….2

Адаптивен оптички систем………………………………………………………………………………………………………………………

Сензори на брановидни предни страни ……………………………………………..…………..5

Коректори на брановидни предни……………………………………………………..9

1) Сегментирани огледала ……………………………………………………………………….. ..............десет

2) Огледала со цврста површина………………………………………11

2.1) Биморфни огледала………………………………………………………………………………..

2.2) Мембрански огледала………………………………………………….14

3) MOEMS (силиконска технологија)……………………………………………………………………………………

Заклучок……………………………………………………………………………..

Користена литература ………………………………………………………………………………………………………………………………………

Дополнителни извори на информации…………………………………… ..17

Вовед

Адаптивна оптика (АО) е гранка на оптика која се занимава со развој на оптички системи со динамична контрола на обликот на брановиот фронт за да се компензира случајните пертурбации и да се зголеми границата на резолуција на уредите за набљудување, степенот на концентрација на зрачење кај приемникот или целта. Адаптивната оптика започна интензивно да се развива во 1950-тите. во врска со проблемот на компензирање на предните изобличувања предизвикани од атмосферските турбуленции и кои го наметнуваат главното ограничување на резолуцијата на земните телескопи. Подоцна, на ова беа додадени проблемите за создавање орбитални телескопи и моќни ласерски емитери кои подлежат на други видови пречки.

Адаптивната оптика наоѓа примена во различни области на науката и технологијата. На пример, при дизајнирање на копнени астрономски телескопи, во оптички комуникациски системи, во индустриска ласерска технологија, во медицината итн., каде што овозможува да се компензираат, соодветно, атмосферските нарушувања, аберациите на оптичките системи, вклучително и оптичките елементи на човечко око.

Целта на оваа работа е да ги проучува адаптивните оптички системи, како и да спроведе аналитички преглед на карактеристиките на нивните компоненти.

Адаптивен оптички систем

За прв пат, можноста за корекција на атмосферските нарушувања на сликата со помош на деформирачко огледало беше истакната во 1953 година од американскиот астроном Хорас Бабкок Х.В. Тој предложи да се создаде инструмент кој ќе ги мери динамичките атмосферски нарушувања во реално време и ќе ги коригира со помош на брзо приспособливи оптички елементи што ја менуваат формата. Сепак, не беше можно да се реализираат неговите идеи во тоа време поради ограничената технологија.

Телескопите на земја, поради нехомогеноста на земјината атмосфера, резолуцијата на овие системи е намалена.

Системи за формирање и фокусирање на ласерско зрачење.

Ласерски мерни системи кои работат во атмосферата.

Оптички системи на ласери со висока моќност.

Имплементацијата на адаптивни оптички системи се одредува според специфичниот опсег на задачи што ги решава. Сепак, општите принципи за изградба на такви системи се исти. Структурно, адаптивниот оптички систем обично се состои од сензор што го мери изобличувањето (сензор на брановиот фронт), коректор на брановиот фронт и контролен систем кој ја спроведува врската помеѓу сензорот и коректорот. Општата шема на адаптивната оптичка шема е прикажана на сл. еден..

Ориз. еден.Општа шема на адаптивен оптички систем

Сензори на брановидни предни страни

Сензорот за брановидни предни (WFS) е еден од елементите на адаптивниот систем за корекција на ласерското зрачење. Неговата задача е да ја измери кривината на брановиот фронт и да ги пренесе овие мерења до уредот за обработка (сл. 2).

Ориз. 2.Слика на искривен брановиден фронт добиена со помош на низа микролеќи.

Главните причини за искривување на брановиот фронт се:

Атмосферски турбуленции.

Неидеални форми на оптичките елементи на системот.

Грешки во прилагодувањето на системот итн.

Денес има широк спектар на WFD. Сепак, најчестата е заснована на Шек-Хартмановата шема (сл. 3.).

Ориз. 3.Типичен дијаграм на Хартмановиот сензор

Историјата на таков сензор започна во 1900-тите, кога германскиот физичар и астроном Јоханес Франц Хартман реши да користи многу мали отвори за да го следи патот на поединечните светлосни зраци низ голем телескоп, што му овозможи да го провери квалитетот на сликата. Подоцна, во 1960-тите, Роланд Шек и Бен Плат ја модифицирале оваа технологија со замена на отворите со повеќе леќи (леќеста низа).

Таквиот сензор најчесто се користи во системите за корекција на брановидни предни страни поради неговите заслуги. Една од главните предности на сензорот Shack-Hartmann е неговата способност да мери широк опсег на наклони на брановидни предни страни, кога изобличувањата не можат да се измерат со други методи (на пример, пречки). Таквиот сензор може да се користи за одредување на отстапувањата во профилот на неколимиран ласерски зрак. Покрај тоа, има мала чувствителност на механички вибрации и може да работи со импулси со голема моќност и времетраење во фемтосекунда.

Ориз. 4.Принципот на работа на брановиот сензор

Кога влезниот бран е рамен, сите слики се наредени во правилната мрежа дефинирана со геометријата на низата на леќите. Штом брановиот фронт е искривен, сликите се поместуваат од нивните номинални позиции. Поместувањата на центроидите на сликата во две ортогонални насоки се пропорционални со просечните наклони на брановиот фронт во овие насоки долж под-репертурите. Така, Shack-Hartmann WFS (SH-H WFS) ги мери наклоните на брановиот фронт. Самиот брановиден фронт е реконструиран (обновен) од низата измерени падини до константа, што не игра улога за сликата.

Карактеристики на DWF Shack-Garman:

Амплитудата на измерените аберации е до 15 µm.

Точност на мерење - λ/100 (RMS).

Дијаметар на влезно зрачење - 8...100 mm.

Како и да е, Shack-Hartmann WFS имаат еден значаен недостаток: разговор на CCD низи. Тие се појавуваат кога доволно силно искривен брановиот фронт е случен на матрицата, бидејќи, со силни отстапувања, тој може да оди подалеку од својата подниза и да падне на соседната матрица. Така, се создава лажна точка.

Но, денес, грешките поради разговорот се елиминираат со помош на софистицирани алгоритми. Тие ви овозможуваат прецизно да ја следите и прикажете вистинската локација на местото. Современиот развој на алгоритми и прецизноста на производството овозможуваат проширување на опсегот на овие сензори. Денес тие најдоа примена во различни системи за проверка на слики.

Коректори на брановидни предни

Адаптивно огледало е извршен активен елемент на адаптивен оптички систем кој има рефлектирачка површина со деформабилен профил. Деформабилните ретровизори се најзгодната алатка за контрола на брановиот фронт и корекција на оптички аберации.

Главните карактеристики на адаптивните огледала:

Опсег на движење (се карактеризира со чувствителноста на погонот во огледалото (обично чувствителноста се изразува во површинските движења во микрометри со зголемување на контролниот напон за 1 V)).

Областа на локална деформација (го одразува бројот на степени на слобода на огледалото (може да се даде со ефективната ширина на деформацијата на амплитудата на единицата предизвикана од дејството на еден погон; функцијата што ја опишува оваа деформација се нарекува функција на одговор )).

Ширина на фреквенција (одредена од брзината на користениот погон (од горе ограничена со механички резонанции на самиот дизајн на огледалото)).

Структурно, адаптивните огледала може да се поделат во две големи групи:

1) Сегментирани огледала.

2) Огледала со континуирана површина.

Во сегментираните ретровизори, секој поединечен дел го дозволува своето движење и навалување (или само движење). Цврсто огледало под влијание на специјални погони доживува сложени деформации.

Изборот на еден или друг дизајн се одредува според спецификите на системот во кој ќе се користи. Главните фактори кои се земаат предвид во овој случај се вкупната големина, тежина и квалитет на површината на огледалото.

Сегментирани огледала

Сегментираните огледала се состојат од посебни независни сегменти на рамни огледала. Секој сегмент може да се помести на кратко растојание и назад за да се поправи просечната вредност на брановиот фронт.

Пресечените адаптивни огледала со преводно движење на пресеците (слика 5, а) ви дозволуваат да ги менувате само временските фазни односи помеѓу сигналите од поединечните делови (должина на оптичката патека) и огледалата со движење и наклон на пресеците (сл. 5, б) - и просторната фаза .

Ориз. 5.Пресечни адаптивни огледала: а) со преводно движење на пресеците, б) со движење и наклон на пресеците

Значајни недостатоци на пресекните огледала се потребата да се контролира положбата на посебен дел и состојбата на неговата површина, како и сложеноста на имплементација на систем за термичка стабилизација за такви огледала.

1) Број на актуатори - 100 - 1500.

2) Празнини помеѓу актуаторите - 2-10 mm.

3) Обликот на електродите е правоаголен или хексагонален.

5) Амплитуда на движење - неколку микрони.

6) Резонантната фреквенција е неколку килохерци.

7) Цената е висока.

Огледала со цврста површина

Огледалата со дискретни погони (сл. 6.) се формираат на предната површина на тенка деформабилна мембрана. Обликот на плочата се контролира со голем број посебни погони кои се прикачени на нејзиниот заден ѕид. Обликот на огледалото зависи од комбинацијата на силите што делуваат на предната плоча, граничните услови (како плочата е прикачена на огледалото) и геометријата и материјалот на плочата.

Овие огледала овозможуваат непречено да се контролира брановиот фронт со многу голем број (до неколку илјади) степени на слобода.

Ориз. 6.Шема на огледало со дискретни погони.

Биморфни огледала

Биморфно огледало (сл. 7.) се состои од две пиезоелектрични плочи, кои се прицврстени заедно и поларизирани во спротивни насоки (паралелно со оските). Помеѓу овие плочи има низа електроди. Предните и задните површини се заземјуваат. Предната страна на огледалото се користи како рефлектирачка површина.

Сл.7.Дијаграм на биморфно огледало.

Во моментот кога на електродата се нанесува напон, едната плоча се компресира, а спротивната се растегнува, што доведува до локално искривување. Локалното искривување на огледалото е пропорционално на применетиот напон, поради што овие деформабилни огледала се нарекуваат и кривини.

Типични параметри на сегментирани деформабилни огледала:

1) Број на активатори - 18 - 35

2) Празнините помеѓу актуаторите се 30-200 mm.

3) Обликот на електродите е радијален.

5) Резонантна фреквенција - повеќе од 500 Hz.

6) Цената е умерена.

мембрански огледала.

Деформацијата на мембраната на овие огледала се постигнува поради дејство на магнетно поле. Збир на магнети е прикачен на мембраната директно спроти соленоидите. Кога струјата тече низ соленоидите, се јавуваат Лапласови сили, кои ја деформираат мембраната.

MOEMS (силиконска технологија)

MOEMS (сл.8.) - микро-опто-електро-механички системи. Ваквите адаптивни огледала се направени со помош на микролитографија, слична на електронските микроциркути, отклонувањето на малите елементи на огледалото се врши со електростатски сили. Недостатоците на MOEMS се недоволните движења и малата големина на елементите на огледалото.

Сл.8.Принцип на работа на огледалото MOEMS

Друг метод за контролирање на фазата на светлина е употребата на течни кристали, како кај мониторите со до милион контролирани елементи. До неодамна, течните кристали беа многу бавни, но сега ова ограничување е надминато. Иако фазното поместување воведено од течните кристали останува многу мало, а освен тоа, не треба да заборавиме дека зависи од брановата должина.

Заклучок

Откако го проучувавме дизајнот и карактеристиките на компонентите на адаптивните оптички системи во текот на оваа работа, можеме да заклучиме дека развојот на нови типови на компоненти на AOS не стои. Новите случувања во областа на фотониката и оптичките материјали овозможуваат создавање на понапредни адаптивни системски компоненти со подобри перформанси од нивните претходници.

Библиографија:

Wirth A., Gonsirovskiy T. Адаптивна оптика: совпаѓање на атмосферски турбуленции // Фотника, 2007 година, број 6, стр. 10 – 15.

Берченко Е.А., Калинин Ју.А., Киселев В.Ју., Полинкин М.А. Сензори на брановидни фронтови // Ласерско-оптички системи и технологии, 2009 година, стр. 64–69.

А.Г. Александров, В.Е. Завалова, А.В. Кудрјашов, А.Л. Рукосуев, П.Н. Романов, В.В. Самаркин, Ју.В. Шелдакова, „Шак - Хартмановиот брановиден сензор за мерење на параметрите на високомоќните импулсни ласери со цврста состојба“, КВАНТЕН ЕЛЕКТРОН, 2010, 40 (4), 321–326.

Алиханов А.Н., Берченко Е.А., Киселев В.Ју., Кулешов В.Н., Курчанов М.С., Нарушбек Е.А., Отсечкин А.Г., Прилепски Б.В., Синот В.Г., Филатов А.С., Деформирачки огледала за моќни системи и ласерски системи и технологии, Федерално државно унитарно претпријатие „NPO ASTROPHYSICS“, М., 2009, стр. 54–58

Воронцов М.А., Шмалгаузен В.И., Принципи на адаптивна оптика, // Москва, Наука, (1985), стр. 336.

Воронцов М.А., Корјабин А.В., Шмалгаузен В.И., Контролирани оптички системи. // Москва, Наука, (1988), стр. 275.

Крашениников В.Р. Проценка на параметрите на геометриската трансформација на слики со метод на фиксна точка / В.Р. - 2012. - Ред. 22, бр. 2. – стр. 303–317.

Дополнителни извори на информации:

Ласерски портал: http://www.laserportal.ru//

Википедија: https://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_optics

Астронет: http://www.astronet.ru/db/msg/1205112/part2/dm.html#SEC2.2

АДАПТИВНА ОПТИКА, гранка на оптика која развива методи и алатки за контролирање на обликот на брановиот фронт (WF) со цел да се елиминираат изобличувањата (аберациите) кои се јавуваат кога светлосниот зрак се шири во оптички нехомогена средина (на пример, турбулентна атмосфера ) или поради несовршености во елементите на оптичкиот систем.

Целта на адаптивната корекција е да се зголеми резолуцијата на оптичките инструменти, да се зголеми концентрацијата на зрачењето на приемникот, да се постигне најостро можно фокусирање на светлосниот зрак на целта или да се добие дадена дистрибуција на интензитетот на зрачење. Можностите за користење на активни методи во оптиката се дискутираат од почетокот на 1950-тите во врска со проблемот со зголемување на резолуцијата на телескопите на земјата, но интензивниот развој на адаптивната оптика започна по создавањето на доволно ефикасни коректори (контролирани огледала) и WF метри (сензори). Наједноставниот адаптивен систем содржи едно рамно огледало, чиј наклон може да се смени, што го елиминира „тресењето“ на сликата кога се гледа низ турбулентна атмосфера. Во посложени системи, коректори со голем број на степени на слобода се користат за компензирање на аберации од повисок ред. Типична шема за организирање на контролата во адаптивен систем (слика) се заснова на принципот на повратна информација. Дел од светлосниот флукс по коректорот се разгранува и влегува во сензорот WF, каде што се мерат преостанатите аберации. Оваа информација се користи за генерирање сигнали во контролната единица кои делуваат на коректорот и ги намалуваат преостанатите аберации. Тие стануваат минимални, квалитетот на сликата се подобрува.

Постојат системи кои не бараат употреба на VF сензори. Во овој случај, минимизирањето на изобличувањето се врши со намерно воведување нарушувања на тестот во WF (метод на звучење на отворот). Потоа во контролната единица се анализира влијанието на пречките во тестот врз квалитетот на работата на системот, по што се генерираат контролни сигнали кои го оптимизираат WF. Системите за звучење на блендата бараат многу време за прилагодување на коректорот, бидејќи процесот се повторува неколку пати за значително да се намали изобличувањето.

Ефикасноста на адаптивниот оптички систем во голема мера е одредена од совршенството на применетиот коректор. Во почетокот, главно се користеа композитни (сегментирани) огледала, составени од неколку сегменти, кои можеа да се поместат еден во однос на друг со помош на пиезоелектрични актуатори или на друг начин. Последователно, флексибилните („мембрански“) огледала со континуирано деформабилна површина станаа широко распространети. До почетокот на 21 век, техниката на корекција на WF значително се подобри. Покрај контролираните огледала од различни типови, се користат модулатори на фаза на течни кристали, кои можат да работат и при рефлексија (како огледала) и при пренос. Голем број на дизајни овозможуваат нивна минијатуризација и создавање уреди интегрирани во една единица со контролна електроника, што овозможува создавање компактни и релативно евтини адаптивни системи. Сепак, и покрај развојот на новата генерација на фазни коректори, традиционалните флексибилни ретровизори ја задржуваат својата важност поради слабата загуба на светлина и релативно едноставниот дизајн. Во ласерските системи се користат и нелинеарни оптички методи за корекција на дисторзија врз основа на феноменот на превртување на брановиот фронт. Овој пристап понекогаш се нарекува нелинеарна адаптивна оптика.

Лит.: Воронцов М. А., Шмалгаузен В. И. Принципи на адаптивна оптика. М., 1985; Тараненко ВГ, Шанин ОИ Адаптивна оптика. М., 1990; Lukin VP, Fortes BV Прилагодливо формирање на греди и слики во атмосферата. Новосиб., 1999 година.

V. I. SHmalgauzen.

Во нехомогена средина, со помош на контролирани оптички елементи. Главните задачи на адаптивната оптика се да ја зголемат границата на резолуција на уредите за набљудување, концентрацијата на оптичкото зрачење на приемникот или целта итн.

Енциклопедиски YouTube

1 / 5
Структурно, адаптивниот оптички систем обично се состои од сензор кој го мери изобличувањето (сензор на брановидни предни), коректор на брановиот фронт и контролен систем кој ја спроведува врската помеѓу сензорот и коректорот.

Сензори на брановидни предни страни

Постојат различни методи кои овозможуваат и квалитативна проценка и квантитативно мерење на профилот на брановиот фронт. Најпопуларните во моментов се сензорите од типот на пречки и типот Shack-Hartmann.
Дејството на сензорите за пречки се заснова на кохерентно додавање на два светлосни бранови и формирање на шема на пречки со интензитет што зависи од измерениот брановиден фронт. Во овој случај, како втор (референтен) светлосен бран, може да се користи бран добиен од проучуваното зрачење со просторно филтрирање.
Сензорот Shack-Hartmann се состои од матрица од микролеќи и фотодетектор сместен во нивната фокусна рамнина. Секоја леќа е обично 1 mm или помала. Сензорските леќи го делат истражуваниот брановиден фронт на подапертури (блендата на еден микролеќа), формирајќи збир на фокални точки во фокусната рамнина. Позицијата на секоја од точките зависи од локалниот наклон на брановиот фронт на зракот што пристигна на влезот на сензорот. Со мерење на попречните поместувања на фокалните точки, може да се пресметаат просечните агли на навалување на брановиот фронт во секоја од подотворите. Овие вредности се користат за пресметување на профилот на брановиот фронт на целата бленда на сензорот.

Коректори на брановидни предни

Приспособливо (деформирачко) огледало (Англиски)е најпопуларна алатка за контрола на брановидни предни и корекција на оптички аберации. Идејата за корекција на предниот дел на бранот со сложено огледало беше предложена од V. P. Linnik во 1957 година. Можноста за создавање таков систем се појави уште од средината на 1990-тите во врска со развојот на технологијата и со можноста за прецизна компјутерска контрола и следење.
Особено, широко се користат униморфни (полупасивни-биморфни) огледала. Таквото огледало се состои од тенка плоча направена од пиезоелектричен материјал, на која електродите се распоредени на посебен начин. Плочата е прицврстена на подлога, на предната површина на која се формира оптичка површина. Кога се применува напон на електродите, пиезоелектричната плоча се собира (или се шири), што предизвикува свиткување на оптичката површина на огледалото. Посебното просторно распоредување на електродите овозможува да се формираат сложени површински релјефи.
Брзината на контрола на обликот на адаптивното огледало овозможува да се користи за да се компензира динамичките аберации во реално време.
Во астрономските апликации, на адаптивните оптички системи им е потребен референтен извор кој би послужил како стандард за осветленост за да се поправат изобличувањата предизвикани од атмосферските турбуленции и треба да се наоѓа на доволно блиску аголно растојание од областа на небото што се проучува. Некои системи користат „вештачка ѕвезда“ како таков извор, создадена со побудување на атоми на натриум 90 km над површината на Земјата со помош на ласер од земја.

Адаптивен оптички систем

Сензори на брановидни предни страни

Коректори на брановидни предни

исто така види

Напишете преглед за написот „Адаптивна оптика“

Белешки

Литература

Врски

Извадок што ја карактеризира Адаптивна оптика

Енциклопедиски YouTube

Сензори на брановидни предни страни

Коректори на брановидни предни

Прочитајте исто така