ส่วนที่จัดทำโดย Nikolai Nosyrev และ Oleg Vilkov

เลนส์ปรับแสง(AO) เป็นสาขาของทัศนศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบออปติคัลที่มีการควบคุมแบบไดนามิกของรูปร่างหน้าคลื่นเพื่อชดเชยการรบกวนแบบสุ่มและเพิ่มขีดจำกัดความละเอียดของอุปกรณ์สังเกตการณ์ ระดับความเข้มข้นของรังสีที่เครื่องรับหรือเป้าหมาย

ปัญหาหลักที่สามารถแก้ไขได้ด้วยระบบออปติกแบบปรับได้คือการกำจัดการรบกวนของเวฟฟรอนต์ที่เกิดจากอิทธิพลแบบสุ่มที่ไม่สามารถควบคุมได้ ระบบที่มีชื่อเสียงที่สุดของประเภทนี้ ได้แก่ :

กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกไม่เท่ากัน ความละเอียดของระบบเหล่านี้จึงลดลง

ระบบสำหรับการก่อตัวและการโฟกัสของรังสีเลเซอร์

ระบบการวัดด้วยเลเซอร์ที่ทำงานในบรรยากาศ

· ระบบออปติคัลของเลเซอร์กำลังสูง

การใช้งานระบบออปติคัลแบบปรับได้นั้นพิจารณาจากช่วงเฉพาะของงานที่จะแก้ไข อย่างไรก็ตาม หลักการทั่วไปในการสร้างระบบดังกล่าวก็เหมือนกัน

มีระบบที่มีคลื่นส่งออก ซึ่งหน้าคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงได้รับการแก้ไข และระบบที่มีคลื่นที่ได้รับ ซึ่งแก้ไขสนามแสงที่มาจากวัตถุที่สังเกตได้ ในทางกลับกัน ทั้งสองสามารถนำไปใช้ตามหลักการของการคอนจูเกตเฟสและการเปิดเสียงรูรับแสง

ในระบบการผันเฟส ลำแสงจะสะท้อนจากพื้นที่เล็กๆ ของวัตถุ (เป้าหมาย) ก่อตัวเป็นคลื่นทรงกลมซึ่งเดินทางกลับตามเส้นทางการแพร่กระจายของแสงและเกิดการบิดเบือนเช่นเดียวกับคลื่นที่ปล่อยออกมา คลื่นสะท้อนที่เข้ามาจะเข้าสู่เซ็นเซอร์หน้าคลื่น ซึ่งตรวจพบการบิดเบือนบนแทร็ก อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลจะคำนวณการแก้ไขที่จำเป็นของหน้าคลื่น ซึ่งดำเนินการโดยอุปกรณ์เพื่อส่งผลต่อหน้าคลื่น

หลักการของเสียงจากรูรับแสงขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ของการทดสอบการรบกวนที่ด้านหน้าของคลื่น ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นการรบกวนของแอมพลิจูดของสัญญาณ การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงที่สะท้อนจากเป้าหมาย พวกเขาจะทำการสรุปเกี่ยวกับสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงเฟสและทำให้หน้าคลื่นเสียรูปจนกระทั่งโฟกัสไปที่วัตถุนั้นเหมาะสมที่สุด

ระบบที่มีคลื่นรับทำงานในลักษณะเดียวกัน ในระบบเฟสคอนจูเกต ส่วนหนึ่งของแสงที่ได้รับซึ่งมีหน้าคลื่นบิดเบี้ยวจะถูกส่งไปยังเซ็นเซอร์หน้าคลื่น ข้อมูลที่ได้รับจะใช้เพื่อสร้างผลการชดเชยกับหน้าคลื่นที่ได้รับ ด้วยเหตุนี้ ภาพที่จำกัดโดยการเลี้ยวเบนเท่านั้นจึงเกิดขึ้นที่เครื่องรับ

ในระบบเสียงจากช่องรับแสง การรบกวนของการทดลองจะถูกนำมาใช้ในด้านหน้าของคลื่นที่ได้รับ และอิทธิพลของพวกมันจะถูกประเมินโดยใช้เครื่องรับที่วางไว้ในระนาบของภาพ

อุปกรณ์สังเกตการณ์ ความเข้มข้นของรังสีออปติคัลที่เครื่องรับหรือเป้าหมาย เป็นต้น

อะแดปทีฟออปติกพบการประยุกต์ใช้ในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ภาคพื้นดิน ในระบบการสื่อสารด้วยแสง เทคโนโลยีเลเซอร์ทางอุตสาหกรรม จักษุวิทยา ฯลฯ ซึ่งทำให้สามารถชดเชยการบิดเบือนของบรรยากาศ ความคลาดเคลื่อนของระบบออปติคัลได้ตามลำดับ องค์ประกอบทางแสงของดวงตามนุษย์

ระบบออปติคัลแบบปรับได้

โครงสร้าง ระบบออปติคัลแบบปรับได้มักจะประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่วัดความผิดเพี้ยน (เซ็นเซอร์หน้าคลื่น) ตัวแก้ไขหน้าคลื่น และระบบควบคุมที่ใช้การเชื่อมต่อระหว่างเซ็นเซอร์กับตัวแก้ไข

เซ็นเซอร์หน้าคลื่น

มีหลายวิธีที่ช่วยให้ทั้งการประเมินเชิงคุณภาพและการวัดเชิงปริมาณของโปรไฟล์เวฟฟรอนท์ ที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบันคือประเภทการรบกวนและเซ็นเซอร์ประเภท Shack-Hartmann

การทำงานของเซ็นเซอร์การรบกวนจะขึ้นอยู่กับการเพิ่มที่สอดคล้องกันของคลื่นแสงสองคลื่นและการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่มีความเข้มซึ่งขึ้นอยู่กับด้านหน้าของคลื่นที่วัดได้ ในกรณีนี้ ในฐานะที่เป็นคลื่นแสงที่สอง (อ้างอิง) สามารถใช้คลื่นที่ได้จากการแผ่รังสีที่ศึกษาโดยการกรองเชิงพื้นที่ได้

เซ็นเซอร์ประเภท Shack-Hartmann ประกอบด้วยไมโครเลนส์และตัวตรวจจับแสงที่ตั้งอยู่ในระนาบโฟกัส โดยทั่วไปแล้วเลนส์แต่ละตัวจะมีขนาดไม่เกิน 1 มม. เลนส์เซ็นเซอร์แบ่งหน้าคลื่นที่ตรวจสอบแล้วออกเป็นรูรับแสงย่อย (รูรับแสงของหนึ่งไมโครเลนส์) ก่อตัวเป็นชุดของจุดโฟกัสในระนาบโฟกัส ตำแหน่งของแต่ละจุดจะขึ้นอยู่กับความชันในพื้นที่ของหน้าคลื่นของลำแสงที่มาถึงอินพุตของเซนเซอร์ โดยการวัดการเคลื่อนที่ตามขวางของจุดโฟกัส เราสามารถคำนวณมุมเอียงเฉลี่ยของหน้าคลื่นภายในรูรับแสงย่อยแต่ละช่อง ค่าเหล่านี้ใช้ในการคำนวณโปรไฟล์หน้าคลื่นเหนือรูรับแสงของเซ็นเซอร์ทั้งหมด

ตัวแก้ไขเวฟฟรอนต์

กระจกปรับ (เปลี่ยนรูปได้) ( ภาษาอังกฤษ) เป็นเครื่องมือยอดนิยมสำหรับการควบคุม wavefront และการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของแสง V. P. Linnik เสนอแนวคิดในการแก้ไขหน้าคลื่นด้วยกระจกเงาในปี 2500 ความเป็นไปได้ในการสร้างระบบดังกล่าวปรากฏขึ้นตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีและด้วยความเป็นไปได้ของการควบคุมและตรวจสอบคอมพิวเตอร์ที่แม่นยำ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระจกยูนิมอร์ฟ (กึ่งพาสซีฟ-ไบมอร์ฟ) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย กระจกดังกล่าวประกอบด้วยแผ่นบาง ๆ ที่ทำจากวัสดุเพียโซอิเล็กทริกซึ่งอิเล็กโทรดถูกจัดเรียงในลักษณะพิเศษ แผ่นยึดติดอยู่กับพื้นผิวบนพื้นผิวด้านหน้าซึ่งมีการสร้างพื้นผิวออปติคัล เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรด แผ่นเพียโซอิเล็กทริกจะหดตัว (หรือขยายออก) ซึ่งทำให้พื้นผิวด้านแสงของกระจกโค้งงอ การจัดเรียงเชิงพื้นที่แบบพิเศษของอิเล็กโทรดทำให้สามารถสร้างการบรรเทาพื้นผิวที่ซับซ้อนได้

ความเร็วในการควบคุมรูปร่างของกระจกแบบปรับได้ช่วยให้สามารถใช้เพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนแบบไดนามิกได้แบบเรียลไทม์

ในการใช้งานทางดาราศาสตร์ ระบบเลนส์แบบปรับได้จำเป็นต้องมีแหล่งอ้างอิงที่จะทำหน้าที่เป็นมาตรฐานความสว่างเพื่อแก้ไขการบิดเบือนที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ และควรอยู่ในระยะเชิงมุมที่ใกล้พอจากพื้นที่ของท้องฟ้าที่กำลังศึกษาอยู่ ในบางระบบ "ดาวเทียม" ถูกใช้เป็นแหล่งดังกล่าว ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นของอะตอมโซเดียมที่ระดับความสูง 90 กม. เหนือพื้นผิวโลกด้วยเลเซอร์บนพื้นดิน

ดูสิ่งนี้ด้วย

เขียนคำวิจารณ์ในบทความ "Adaptive optics"

หมายเหตุ

วรรณกรรม

• Vorontsov M. A. , Shmalgauzen V. I.หลักการปรับทัศนศาสตร์ - ม.: เนาคา, 1985.
• Vorontsov M. A. , Koryabin A. V. , Shmalgauzen V. I.ระบบควบคุมแสง - ม.: เนาคา, 1988.

ลิงค์

ข้อความที่ตัดตอนมาเกี่ยวกับคุณลักษณะ Adaptive Optics

Sonya, Natasha, Petya, Anna Mikhailovna, Vera, เคานต์เก่า, กอดเขา; และคนและสาวใช้เต็มห้องแล้ว ถูกพิพากษาและอ้าปากค้าง
Petya แขวนอยู่บนเท้าของเขา - แล้วฉันล่ะ! เขาตะโกน นาตาชาหลังจากที่เธอก้มลงจูบเธอทั้งใบหน้ากระโดดออกจากเขาและจับกับพื้นฮังการีของเขากระโดดเหมือนแพะในที่เดียวและส่งเสียงแหลมอย่างแรง
จากทุกทิศทุกทางมีน้ำตาแห่งความปิติที่เปล่งประกายด้วยน้ำตา ดวงตาแห่งความรัก จากทุกทิศทุกทางมีริมฝีปากที่มองหาการจุมพิต
Sonya ที่สีแดงราวกับสีแดงก็จับมือเขาไว้และยิ้มออกมาด้วยแววตาที่เบิกบานในดวงตาของเขา ซึ่งเธอรอคอย Sonya อายุ 16 ปีแล้ว และเธอก็สวยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาแห่งความสุขและแอนิเมชั่นที่กระตือรือร้น เธอมองเขาโดยไม่ละสายตา ยิ้มและกลั้นหายใจ เขามองดูเธออย่างซาบซึ้ง แต่ก็ยังรอและมองหาใครสักคน เคาท์เตสเก่ายังไม่ออกมา แล้วก็มีเสียงฝีเท้าที่ประตู ขั้นบันไดเร็วมากจนไม่สามารถเป็นแม่ของเขาได้
แต่เป็นเธอในชุดใหม่ที่ไม่คุ้นเคยกับเขาเย็บโดยไม่มีเขา ทุกคนทิ้งเขาไว้และเขาก็วิ่งไปหาเธอ เมื่อพวกเขามารวมกัน เธอซบไหล่เขาสะอื้นไห้ เธอไม่สามารถเงยหน้าขึ้นได้และกดทับเขาไว้กับเชือกผูกรองเท้าที่หนาวเย็นของเสื้อโค้ตฮังการีของเขาเท่านั้น เดนิซอฟไม่มีใครสังเกตเข้าไปในห้องยืนอยู่ตรงนั้นแล้วมองดูพวกเขาขยี้ตา
“ Vasily Denisov เพื่อนของลูกชายคุณ” เขากล่าวพร้อมแนะนำตัวเองให้เคานต์ซึ่งมองมาที่เขาอย่างสงสัย
- ยินดีต้อนรับ. ฉันรู้ ฉันรู้” การนับพูด จูบและกอดเดนิซอฟ - Nikolushka เขียน ... นาตาชา, เวร่า, ที่นี่เขาคือเดนิซอฟ
ใบหน้าที่มีความสุขและกระตือรือร้นแบบเดียวกันหันไปหาร่างที่มีขนดกของเดนิซอฟและล้อมรอบเขาไว้
- ที่รัก เดนิซอฟ! - นาตาชาร้องเสียงแหลมอยู่ข้างตัวเธอด้วยความยินดีกระโดดขึ้นไปหาเขากอดและจูบเขา ทุกคนอับอายกับการกระทำของนาตาชา เดนิซอฟก็หน้าแดงเช่นกัน แต่ยิ้มแล้วจับมือนาตาชาแล้วจูบมัน
เดนิซอฟถูกพาไปที่ห้องที่เตรียมไว้สำหรับเขา และพวกรอสตอฟก็รวมตัวกันบนโซฟาใกล้กับนิโคลัชกา
คุณหญิงชรานั่งข้างเขาโดยไม่ปล่อยมือซึ่งเธอจูบทุกนาที คนอื่นๆ รุมล้อมพวกเขา จับทุกการเคลื่อนไหว คำพูด แววตา และไม่ละสายตาจากเขาด้วยความรักที่กระตือรือร้น พี่ชายและน้องสาวทะเลาะกันและสกัดกั้นสถานที่ใกล้ ๆ กันและต่อสู้ว่าใครจะนำชา ผ้าเช็ดหน้า ไปป์ มาให้เขา
Rostov มีความสุขมากกับความรักที่เขาแสดง แต่นาทีแรกของการพบกันนั้นช่างแสนสุขเสียจนดูเหมือนว่าความสุขในปัจจุบันของเขายังไม่เพียงพอ และเขายังคงรอคอยบางสิ่งที่มากขึ้น มากขึ้น และมากขึ้น
เช้าวันรุ่งขึ้นผู้มาเยี่ยมเยียนนอนหลับนอกถนนจนถึง 10 นาฬิกา
ในห้องก่อนหน้านี้ กระบี่, กระเป๋า, เกวียน, กระเป๋าเดินทางแบบเปิด, รองเท้าบู๊ตสกปรกวางอยู่รอบๆ เพิ่งวางเดือยสองตัวที่ทำความสะอาดไว้กับผนัง พนักงานนำอ่างล้างหน้า น้ำร้อนสำหรับโกนหนวด และเสื้อผ้าที่ซักแล้ว มันมีกลิ่นของยาสูบและผู้ชาย
- เฮ้ G "เลว t" ubku! ตะโกนด้วยเสียงแหบห้าวของ Vaska Denisov - รอสตอฟ ลุกขึ้น!
Rostov ขยี้ตาที่ติดกันยกศีรษะที่พันกันขึ้นจากหมอนร้อน
- อะไรจะช้า? “มันดึกแล้ว 10 โมง” เสียงของนาตาชาตอบ และในห้องถัดไปก็มีชุดแป้งสั่นเครือ เสียงกระซิบและเสียงหัวเราะของเด็กผู้หญิง และอะไรบางอย่างสีฟ้า ริบบิ้น ผมสีดำและใบหน้าร่าเริงก็ส่องประกายเล็กน้อย เปิดประตู. มันคือนาตาชากับซอนยาและเปตยาที่มาดูว่าเขาลุกขึ้นหรือไม่
- นิโคลัส ลุกขึ้น! ได้ยินเสียงของนาตาชาอีกครั้งที่ประตู
- ตอนนี้!
ในเวลานี้ Petya ในห้องแรกเห็นและคว้าดาบและประสบกับความสุขที่เด็กผู้ชายได้รับเมื่อเห็นพี่ชายที่เป็นเหมือนสงครามและลืมไปว่าการเปิดประตูให้พี่น้องสตรีไม่สวมเสื้อผ้านั้นไม่เหมาะสม
- นั่นคือดาบของคุณเหรอ? เขาตะโกน สาวๆก็โดดกลับ เดนิซอฟซ่อนขาที่มีขนดกของเขาไว้ในผ้าห่มด้วยดวงตาที่หวาดกลัวมองไปรอบ ๆ เพื่อขอความช่วยเหลือจากสหายของเขา ประตูให้ Petya ผ่านและปิดอีกครั้ง มีเสียงหัวเราะอยู่นอกประตู
- Nikolenka ออกมาในชุดเดรส - เสียงของนาตาชาพูด
- นั่นคือดาบของคุณเหรอ? Petya ถามว่า "หรือว่าเป็นของคุณ" - ด้วยความเคารพอย่างคลุมเครือเขาหันไปหา Denisov หนวดดำ
Rostov รีบสวมรองเท้าสวมชุดเดรสแล้วออกไป นาตาชาสวมรองเท้าบู้ทข้างหนึ่งด้วยเดือยและปีนเข้าไปอีกข้างหนึ่ง Sonya หมุนตัวอยู่และแค่อยากจะพองชุดของเธอและนั่งลงเมื่อเขาออกมา ทั้งคู่อยู่ในชุดเดียวกัน ใหม่เอี่ยม สีฟ้า - สด แดงก่ำ ร่าเริง Sonya วิ่งหนีไปและ Natasha จับมือน้องชายของเธอพาเขาไปที่ห้องโซฟาและพวกเขาก็เริ่มคุยกัน พวกเขาไม่มีเวลาถามกันและตอบคำถามเกี่ยวกับสิ่งเล็กน้อยนับพันที่น่าสนใจเพียงพวกเขาคนเดียว นาตาชาหัวเราะทุกคำที่เขาพูดและที่เธอพูด ไม่ใช่เพราะสิ่งที่พวกเขาพูดนั้นตลก แต่เพราะเธอสนุกและไม่สามารถยับยั้งความสุขของเธอได้ แสดงด้วยเสียงหัวเราะ
- โอ้ช่างดีเหลือเกิน! เธอพูดกับทุกสิ่ง Rostov รู้สึกว่าภายใต้อิทธิพลของรังสีแห่งความรักที่ร้อนแรงเป็นครั้งแรกในรอบครึ่งปีนั้นรอยยิ้มแบบเด็ก ๆ นั้นเบ่งบานในจิตวิญญาณและใบหน้าของเขาซึ่งเขาไม่เคยยิ้มเลยตั้งแต่ออกจากบ้าน
“ไม่ ฟังนะ” เธอพูด “ตอนนี้คุณเป็นผู้ชายหรือเปล่า? ฉันดีใจมากที่คุณเป็นพี่ชายของฉัน เธอสัมผัสหนวดของเขา - ฉันอยากรู้ว่าคุณเป็นผู้ชายแบบไหน? พวกเขาเป็นเหมือนเราหรือไม่? ไม่?
ทำไม Sonya ถึงหนีไป? รอสตอฟถาม
- ใช่. นั่นเป็นอีกเรื่องทั้งหมด! คุณจะคุยกับ Sonya อย่างไร? คุณหรือคุณ?

St. Petersburg National Research University of Information Technologies, กลศาสตร์และทัศนศาสตร์

คณะโฟโตนิกส์และออปโตอินฟอร์แมติกส์

ภาควิชาคอมพิวเตอร์โฟโตนิกส์และสารสนเทศวิดีโอ

ในสาขาวิชาทฤษฎีระบบและการวิเคราะห์ระบบ

« การทบทวนเชิงวิเคราะห์ของคุณลักษณะของส่วนประกอบสมัยใหม่ของระบบออปติคัลแบบปรับได้»

นักศึกษา: Romanov I.E.

กลุ่ม: 4352

อาจารย์: Gurov I.P.

เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

บทนำ ……………………………………………………………….……….2

ระบบออปติคัลแบบปรับได้…………………………………………………… 3

เซ็นเซอร์หน้าคลื่น ……………………………………………..………..5

ตัวแก้ไข Wavefront………………………………………….………..9

1) กระจกแบ่งส่วน ……………………………………………………………………………….. ..............10

2) กระจกที่มีพื้นผิวแข็ง………………………………...11

2.1) กระจก Bimorph…………………………………………..12

2.2) กระจกเมมเบรน……………………..………………….14

3) MOEMS (เทคโนโลยีซิลิกอน)……..................................14

บทสรุป……………………………………………………..……………15

อ้างอิง ……………………………………………………………………………… 16

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม…………………………………… ..17

บทนำ

Adaptive optics (AO) เป็นสาขาของออปติกที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบออปติคัลที่มีการควบคุมแบบไดนามิกของรูปร่างหน้าคลื่นเพื่อชดเชยการรบกวนแบบสุ่มและเพิ่มขีดจำกัดความละเอียดของอุปกรณ์สังเกตการณ์ ระดับความเข้มข้นของรังสีที่เครื่องรับหรือเป้าหมาย Adaptive optics เริ่มพัฒนาอย่างเข้มข้นในปี 1950 ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการชดเชยการบิดเบือนด้านหน้าที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศและกำหนดข้อจำกัดหลักในความละเอียดของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ต่อมาได้มีการเพิ่มปัญหาในการสร้างกล้องโทรทรรศน์โคจรและตัวปล่อยเลเซอร์อันทรงพลังภายใต้การรบกวนประเภทอื่น

Adaptive optics พบการประยุกต์ใช้ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ภาคพื้นดิน ในระบบสื่อสารด้วยแสง ในเทคโนโลยีเลเซอร์ทางอุตสาหกรรม ในทางการแพทย์ ฯลฯ ซึ่งช่วยชดเชยการบิดเบือนของบรรยากาศ ความคลาดเคลื่อนของระบบออพติคอล ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบทางแสงของ ตามนุษย์

จุดประสงค์ของงานนี้คือเพื่อศึกษาระบบออปติคัลแบบปรับได้ตลอดจนดำเนินการทบทวนเชิงวิเคราะห์คุณลักษณะของส่วนประกอบต่างๆ

ระบบออปติคัลแบบปรับได้

เป็นครั้งแรกที่ความเป็นไปได้ในการแก้ไขความบิดเบี้ยวของบรรยากาศของภาพโดยใช้กระจกที่บิดเบี้ยวได้ในปี 1953 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Horace Babcock (Babcock H.W.) เขาเสนอให้สร้างเครื่องมือที่จะวัดความบิดเบี้ยวของบรรยากาศแบบไดนามิกในแบบเรียลไทม์ และแก้ไขโดยใช้องค์ประกอบออปติคัลที่เปลี่ยนรูปร่างได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม มันเป็นไปไม่ได้ที่จะตระหนักถึงความคิดของเขาในขณะนั้นเนื่องจากเทคโนโลยีที่จำกัด

ปัญหาหลักที่สามารถแก้ไขได้ด้วยระบบออปติกแบบปรับได้คือการกำจัดการรบกวนของเวฟฟรอนต์ที่เกิดจากอิทธิพลแบบสุ่มที่ไม่สามารถควบคุมได้ ระบบที่มีชื่อเสียงที่สุดของประเภทนี้ ได้แก่ :

กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกไม่เท่ากัน ความละเอียดของระบบเหล่านี้จึงลดลง

ระบบสำหรับการก่อตัวและการโฟกัสของรังสีเลเซอร์

ระบบการวัดด้วยเลเซอร์ที่ทำงานในบรรยากาศ

ระบบออปติคัลของเลเซอร์กำลังสูง

การใช้งานระบบออปติคัลแบบปรับได้นั้นพิจารณาจากช่วงเฉพาะของงานที่จะแก้ไข อย่างไรก็ตาม หลักการทั่วไปในการสร้างระบบดังกล่าวก็เหมือนกัน โครงสร้าง ระบบออปติคัลแบบปรับได้มักจะประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่วัดความผิดเพี้ยน (เซ็นเซอร์หน้าคลื่น) ตัวแก้ไขหน้าคลื่น และระบบควบคุมที่ใช้การเชื่อมต่อระหว่างเซ็นเซอร์กับตัวแก้ไข โครงร่างทั่วไปของไดอะแกรมแบบปรับแสงได้แสดงไว้ในรูปที่ หนึ่ง. .

ข้าว. หนึ่ง.โครงร่างทั่วไปของระบบออปติคัลแบบปรับได้

เซ็นเซอร์หน้าคลื่น

เซ็นเซอร์หน้าคลื่น (WFS) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบของระบบแก้ไขการแผ่รังสีเลเซอร์แบบปรับได้ หน้าที่ของมันคือการวัดความโค้งของหน้าคลื่นและส่งการวัดเหล่านี้ไปยังอุปกรณ์ประมวลผล (รูปที่ 2)

ข้าว. 2.ภาพของหน้าคลื่นที่บิดเบี้ยวซึ่งได้มาจากอาร์เรย์ของเลนส์ไมโคร

สาเหตุหลักของความโค้งของหน้าคลื่นคือ:

ความปั่นป่วนของบรรยากาศ

รูปร่างที่ไม่เหมาะขององค์ประกอบออปติคัลของระบบ

ข้อผิดพลาดในการปรับระบบ ฯลฯ

วันนี้มี WFD ที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม โครงการที่พบบ่อยที่สุดนั้นอิงตามโครงการ Shack-Hartmann (รูปที่ 3)

ข้าว. 3.แผนภาพทั่วไปของเซ็นเซอร์ Hartmann

ประวัติของเซ็นเซอร์ดังกล่าวเริ่มต้นขึ้นในปี 1900 เมื่อนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน Johannes Franz Hartmann ตัดสินใจใช้ช่องรับแสงขนาดเล็กจำนวนมากเพื่อติดตามเส้นทางของลำแสงแต่ละดวงผ่านกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยให้เขาตรวจสอบคุณภาพของภาพได้ ต่อมาในทศวรรษ 1960 Roland Shack และ Ben Platt ได้ปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีนี้โดยเปลี่ยนรูรับแสงด้วยเลนส์หลายตัว (lenticular array)

เซ็นเซอร์ดังกล่าวมักใช้ในระบบแก้ไขหน้าคลื่นเนื่องจากข้อดีของมัน ข้อดีหลักประการหนึ่งของเซ็นเซอร์ Shack-Hartmann คือความสามารถในการวัดความชันของหน้าคลื่นที่หลากหลาย เมื่อไม่สามารถวัดความผิดเพี้ยนได้ด้วยวิธีการอื่น (เช่น การรบกวน) เซ็นเซอร์ดังกล่าวสามารถใช้เพื่อกำหนดความคลาดเคลื่อนในโปรไฟล์ของลำแสงเลเซอร์ที่ไม่ได้ปรับเทียบได้ นอกจากนี้ยังมีความไวต่ำต่อการสั่นสะเทือนทางกล และสามารถทำงานกับพัลส์กำลังสูงและระยะเวลาเฟมโตวินาที

เซ็นเซอร์ประเภท Shack-Hartmann ประกอบด้วยไมโครเลนส์และตัวตรวจจับแสงที่ตั้งอยู่ในระนาบโฟกัส โดยทั่วไปแล้วเลนส์แต่ละตัวจะมีขนาดไม่เกิน 1 มม. เลนส์เซ็นเซอร์แบ่งหน้าคลื่นที่ตรวจสอบแล้วออกเป็นรูรับแสงย่อย (รูรับแสงของหนึ่งไมโครเลนส์) ก่อตัวเป็นชุดของจุดโฟกัสในระนาบโฟกัส ตำแหน่งของแต่ละจุดจะขึ้นอยู่กับความชันในพื้นที่ของหน้าคลื่นของลำแสงที่มาถึงอินพุตของเซนเซอร์ โดยการวัดการเคลื่อนที่ตามขวางของจุดโฟกัส เราสามารถคำนวณมุมเอียงเฉลี่ยของหน้าคลื่นภายในรูรับแสงย่อยแต่ละช่อง ค่าเหล่านี้ใช้ในการคำนวณโปรไฟล์หน้าคลื่นเหนือรูรับแสงของเซ็นเซอร์ทั้งหมด

ข้าว. 4.หลักการทำงานของเซ็นเซอร์หน้าคลื่น

เมื่อหน้าคลื่นที่เข้ามาแบน ภาพทั้งหมดจะถูกจัดเรียงในตารางที่ถูกต้องซึ่งกำหนดโดยรูปทรงเรขาคณิตของอาร์เรย์เลนส์ ทันทีที่หน้าคลื่นบิดเบี้ยว ภาพจะเคลื่อนออกจากตำแหน่งที่ระบุ การเลื่อนของเซนทรอยด์ของรูปภาพในสองทิศทางตั้งฉากเป็นสัดส่วนกับความชันเฉลี่ยของหน้าคลื่นในทิศทางเหล่านี้ตามรูรับแสงย่อย ดังนั้น Shack-Hartmann WFS (SH-H WFS) จึงวัดความชันของหน้าคลื่น หน้าคลื่นเองถูกสร้างขึ้นใหม่ (ฟื้นฟู) จากอาร์เรย์ของความชันที่วัดได้จนถึงค่าคงที่ ซึ่งไม่มีบทบาทสำหรับภาพ

ลักษณะของ DWF Shack-Garman:

แอมพลิจูดของความคลาดเคลื่อนที่วัดได้สูงถึง 15 µm

ความแม่นยำในการวัด - λ/100 (RMS)

เส้นผ่านศูนย์กลางขาเข้า - 8...100 มม.

อย่างไรก็ตาม Shack-Hartmann WFS มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่ง: crosstalk บนอาร์เรย์ CCD เกิดขึ้นเมื่อหน้าคลื่นที่บิดเบี้ยวอย่างแรงเพียงพอเกิดขึ้นบนเมทริกซ์ เนื่องจากด้วยการเบี่ยงเบนที่รุนแรง มันสามารถไปไกลกว่าเรย์ย่อยและตกลงบนเมทริกซ์ที่อยู่ใกล้เคียง ดังนั้นจึงมีการสร้างจุดเท็จ

แต่วันนี้ ข้อผิดพลาดเนื่องจากการครอสทอล์คถูกกำจัดโดยใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อน ช่วยให้คุณติดตามและแสดงตำแหน่งที่แท้จริงของจุดนั้นได้อย่างแม่นยำ การพัฒนาอัลกอริธึมที่ทันสมัยและความแม่นยำในการผลิตทำให้สามารถขยายขอบเขตของเซ็นเซอร์เหล่านี้ได้ วันนี้พวกเขาได้พบแอปพลิเคชั่นในระบบตรวจสอบภาพต่างๆ

ตัวแก้ไขเวฟฟรอนต์

กระจกแบบปรับได้คือองค์ประกอบแอ็คทีฟสำหรับผู้บริหารของระบบออปติคัลแบบปรับได้ซึ่งมีพื้นผิวสะท้อนแสงที่มีโปรไฟล์ที่บิดเบี้ยวได้ กระจกที่บิดงอได้เป็นเครื่องมือที่สะดวกที่สุดสำหรับการควบคุมและการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของแสง

ลักษณะสำคัญของกระจกปรับแสง:

ช่วงการเคลื่อนไหว (แสดงโดยความไวของไดรฟ์ในกระจกเงา (โดยปกติความไวจะแสดงในการเคลื่อนที่ของพื้นผิวเป็นไมโครมิเตอร์โดยเพิ่มแรงดันควบคุม 1 V))

พื้นที่ของการเสียรูปเฉพาะที่ (สะท้อนจำนวนองศาอิสระของกระจก (สามารถกำหนดได้โดยความกว้างที่มีประสิทธิภาพของการเสียรูปของแอมพลิจูดของหน่วยที่เกิดจากการกระทำของไดรฟ์เดียว ฟังก์ชันที่อธิบายการเสียรูปนี้เรียกว่าฟังก์ชันตอบสนอง )).

แบนด์วิดท์ความถี่ (กำหนดโดยความเร็วของไดรฟ์ที่ใช้ (จำกัดจากด้านบนโดยเรโซแนนซ์ทางกลของการออกแบบมิเรอร์))

โครงสร้างกระจกปรับแสงสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่:

1) กระจกแบ่งส่วน

2) กระจกที่มีพื้นผิวต่อเนื่อง

ในกระจกแบบแบ่งส่วน แต่ละส่วนช่วยให้สามารถเคลื่อนที่และเอียงได้ (หรือเฉพาะการเคลื่อนไหว) กระจกทึบภายใต้อิทธิพลของไดรฟ์พิเศษจะเกิดการเสียรูปที่ซับซ้อน

ทางเลือกของการออกแบบอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของระบบที่จะใช้ ปัจจัยหลักที่นำมาพิจารณาในกรณีนี้คือขนาด น้ำหนัก และคุณภาพของพื้นผิวกระจกโดยรวม

กระจกแบ่งส่วน

กระจกแบบแบ่งส่วนประกอบด้วยส่วนที่แยกจากกันของกระจกแบน แต่ละเซกเมนต์สามารถเคลื่อนย้ายได้ในระยะทางสั้น ๆ และย้อนกลับเพื่อแก้ไขค่าเฉลี่ยของแนวคลื่น

กระจกปรับแบบแบ่งส่วนพร้อมการเคลื่อนที่แบบแปลนของส่วนต่างๆ (รูปที่ 5, a) ให้คุณเปลี่ยนเฉพาะความสัมพันธ์ของเฟสชั่วคราวระหว่างสัญญาณจากแต่ละส่วน (ความยาวของเส้นทางแสง) และกระจกที่มีการเคลื่อนไหวและความเอียงของส่วนต่างๆ (รูปที่ 5, b) - ระยะเชิงพื้นที่ด้วย

ข้าว. 5.กระจกปรับแบบแบ่งส่วน: a) พร้อมการเคลื่อนที่แบบแปลนของส่วนต่างๆ b) พร้อมการเคลื่อนที่และความเอียงของส่วนต่างๆ

ข้อเสียที่สำคัญของกระจกแบบแบ่งส่วนคือความจำเป็นในการควบคุมตำแหน่งของส่วนที่แยกจากกันและสถานะของพื้นผิว ตลอดจนความซับซ้อนของการใช้ระบบรักษาเสถียรภาพทางความร้อนสำหรับกระจกดังกล่าว

1) จำนวนแอคทูเอเตอร์ - 100 - 1500

2) ช่องว่างระหว่างแอคทูเอเตอร์ - 2-10 มม.

3) รูปร่างของอิเล็กโทรดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือหกเหลี่ยม

5) แอมพลิจูดของการเคลื่อนไหว - หลายไมครอน

6) ความถี่เรโซแนนซ์คือไม่กี่กิโลเฮิรตซ์

7) ค่าใช้จ่ายสูง

กระจกที่มีพื้นผิวแข็ง

กระจกที่มีตัวขับแยก (รูปที่ 6) เกิดขึ้นที่พื้นผิวด้านหน้าของเมมเบรนบางที่เปลี่ยนรูปได้ รูปร่างของเพลตถูกควบคุมโดยไดรฟ์แยกหลายตัวที่ติดอยู่กับผนังด้านหลัง รูปร่างของกระจกขึ้นอยู่กับการรวมกันของแรงที่กระทำต่อแผงด้านหน้า สภาพขอบเขต (วิธีการติดเพลตเข้ากับกระจก) และรูปทรงและวัสดุของเพลต

กระจกเหล่านี้ทำให้สามารถควบคุมหน้าคลื่นได้อย่างราบรื่นด้วยองศาอิสระจำนวนมาก (มากถึงหลายพัน)

ข้าว. 6.แบบแผนของมิเรอร์กับไดรฟ์แบบแยกส่วน

กระจก Bimorph

กระจกไบมอร์ฟ (รูปที่ 7) ประกอบด้วยแผ่นเพียโซอิเล็กทริกสองแผ่นซึ่งยึดเข้าด้วยกันและโพลาไรซ์ในทิศทางตรงกันข้าม (ขนานกับแกน) ระหว่างเพลตเหล่านี้เป็นอาร์เรย์ของอิเล็กโทรด พื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังมีการต่อสายดิน ส่วนหน้าของกระจกใช้เป็นพื้นผิวสะท้อนแสง

รูปที่ 7ไดอะแกรมของกระจกไบมอร์ฟ

ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรด เพลตแผ่นหนึ่งถูกบีบอัด และอีกแผ่นหนึ่งถูกยืดออก ซึ่งนำไปสู่ความโค้งเฉพาะที่ ความโค้งเฉพาะที่ของกระจกเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้กระจกที่บิดเบี้ยวเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่ากระจกโค้ง

พารามิเตอร์ทั่วไปของกระจกเงาแบบแบ่งส่วน:

1) จำนวนแอคทูเอเตอร์ - 18 - 35

2) ช่องว่างระหว่างแอคทูเอเตอร์ 30-200 มม.

3) รูปร่างของอิเล็กโทรดเป็นแนวรัศมี

5) ความถี่เรโซแนนซ์ - มากกว่า 500 Hz

6) ค่าใช้จ่ายอยู่ในระดับปานกลาง

กระจกเมมเบรน

การเสียรูปของเมมเบรนของกระจกเหล่านี้เกิดจากการกระทำของสนามแม่เหล็ก ชุดแม่เหล็กติดอยู่กับเมมเบรนตรงข้ามกับโซลินอยด์โดยตรง เมื่อกระแสไหลผ่านโซลินอยด์ แรงลาปลาซจะเกิดขึ้น ซึ่งทำให้เมมเบรนเสียรูป

MOEMS (เทคโนโลยีซิลิกอน)

MOEMS (รูปที่ 8) - ระบบไมโครออปโต - เครื่องกลไฟฟ้า กระจกแบบปรับได้ดังกล่าวสร้างขึ้นโดยใช้ไมโครลิโทกราฟี ซึ่งคล้ายกับไมโครเซอร์กิตอิเล็กทรอนิกส์ การโก่งตัวขององค์ประกอบเล็กๆ ของกระจกจะดำเนินการโดยแรงไฟฟ้าสถิต ข้อเสียของ MOEMS คือการเคลื่อนไหวไม่เพียงพอและองค์ประกอบกระจกมีขนาดเล็ก

รูปที่ 8หลักการทำงานของกระจก MOEMS

อีกวิธีหนึ่งในการควบคุมเฟสของแสงคือการใช้คริสตัลเหลว เช่นเดียวกับในจอภาพที่มีองค์ประกอบที่ควบคุมได้มากถึงล้านองค์ประกอบ จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ ผลึกเหลวทำงานช้ามาก แต่ตอนนี้ได้เอาชนะข้อจำกัดนี้แล้ว แม้ว่าการเลื่อนเฟสที่เกิดจากคริสตัลเหลวยังคงมีขนาดเล็กมาก และนอกจากนี้ เราไม่ควรลืมว่ามันขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น

บทสรุป

หลังจากศึกษาการออกแบบและลักษณะของส่วนประกอบของระบบออปติคัลแบบปรับได้ในระหว่างงานนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าการพัฒนาส่วนประกอบ AOS ประเภทใหม่ยังไม่หยุดนิ่ง การพัฒนาใหม่ในด้านโฟโตนิกส์และวัสดุออปติคัลช่วยให้สามารถสร้างส่วนประกอบระบบที่ปรับเปลี่ยนได้ขั้นสูงพร้อมประสิทธิภาพที่ดีกว่ารุ่นก่อน

บรรณานุกรม:

Wirth A. , Gonsirovskiy T. Adaptive optics: การจับคู่ความปั่นป่วนในบรรยากาศ // Fotnika, 2007, หมายเลข 6, หน้า 10 – 15

Berchenko E.A. , Kalinin Yu.A. , Kiselev V.Yu. , Polynkin M.A. เซ็นเซอร์ Wavefront // ระบบและเทคโนโลยีเลเซอร์ออปติคัล, 2009, หน้า 64–69

เอจี อเล็กซานดรอฟ, V.E. ซาวาโลวา A.V. Kudryashov, อ. Rukosuev, P.N. โรมานอฟ, V.V. ซามาร์กิน, ยู.วี. Sheldakova, "Shack - Hartmann wavefront sensor สำหรับวัดพารามิเตอร์ของเลเซอร์โซลิดสเตตแบบพัลซิ่งกำลังสูง", ควอนตัมอิเล็กตรอน, 2010, 40 (4), 321–326.

Alikhanov A.N. , Berchenko E.A. , Kiselev V.Yu. , Kuleshov V.N. , Kurchanov M.S. , Narusbek E.A. , Otsechkin A.G. , Prilepsky B.V. , Son V .G. , Filatov AS, กระจกเงาสำหรับระบบพลังงานและข้อมูลเลเซอร์ // Laser-optical และเทคโนโลยี Federal State Unitary Enterprise "NPO ASTROPHYSICS", M. , 2009, หน้า 54–58

Vorontsov M.A. , Shmalgauzen V.I. , Principles of adaptive optics, // Moscow, Nauka, (1985), p. 336.

Vorontsov M.A. , Koryabin A.V. , Shmalgauzen V.I. , ระบบแสงควบคุม // Moscow, Nauka, (1988), p. 275.

Krasheninnikov V. R. การประมาณค่าพารามิเตอร์ของการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตของรูปภาพโดยวิธีจุดคงที่ / V. R. Krasheninnikov, M. A. Potapov // การจดจำรูปแบบและการวิเคราะห์ภาพ - 2555. - ฉบับที่. 22 ลำดับที่ 2 – หน้า 303–317

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:

เลเซอร์พอร์ทัล: http://www.laserportal.ru//

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

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

ADAPTIVE OPTICS สาขาออปติกที่พัฒนาวิธีการและเครื่องมือในการควบคุมรูปร่างของหน้าคลื่น (WF) เพื่อขจัดความผิดเพี้ยน (ความคลาดเคลื่อน) ที่เกิดขึ้นเมื่อลำแสงแพร่กระจายในตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง (เช่น บรรยากาศที่ปั่นป่วน ) หรือเนื่องจากความไม่สมบูรณ์ในองค์ประกอบของระบบออปติคัล

จุดประสงค์ของการแก้ไขแบบปรับได้คือเพื่อเพิ่มความละเอียดของอุปกรณ์ออปติคัล เพิ่มความเข้มข้นของรังสีที่เครื่องรับ บรรลุการโฟกัสที่คมชัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ของลำแสงบนเป้าหมาย หรือรับการกระจายความเข้มของรังสีที่กำหนด ความเป็นไปได้ของการใช้วิธีการแบบแอคทีฟในทัศนศาสตร์ได้มีการหารือกันตั้งแต่ต้นปี 1950 เกี่ยวกับปัญหาในการเพิ่มความละเอียดของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน แต่การพัฒนาอย่างเข้มข้นของอะแดปทีฟออปติกเริ่มต้นขึ้นหลังจากการสร้างตัวแก้ไขที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ (กระจกควบคุม) และ WF เมตร (เซ็นเซอร์) ระบบปรับตัวที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยกระจกแบนเดียว ซึ่งสามารถปรับความเอียงได้ ซึ่งจะช่วยขจัด "ความกระวนกระวายใจ" ของภาพเมื่อมองผ่านบรรยากาศที่ปั่นป่วน ในระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ตัวแก้ไขที่มีองศาอิสระจำนวนมากใช้เพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนระดับสูง รูปแบบทั่วไปสำหรับการจัดการควบคุมในระบบดัดแปลง (รูป) ขึ้นอยู่กับหลักการป้อนกลับ ส่วนหนึ่งของฟลักซ์แสงหลังจากที่ตัวแก้ไขแตกกิ่งก้านออกและเข้าสู่เซ็นเซอร์ WF ซึ่งจะทำการวัดความคลาดเคลื่อนที่เหลือ ข้อมูลนี้ใช้เพื่อสร้างสัญญาณในชุดควบคุมที่ทำหน้าที่แก้ไขและลดความคลาดเคลื่อนตกค้าง พวกมันน้อยที่สุดคุณภาพของภาพก็ดีขึ้น

มีระบบที่ไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ VF ในกรณีนี้ การลดความผิดเพี้ยนจะดำเนินการโดยจงใจแนะนำการรบกวนการทดสอบลงใน WF (วิธีการสร้างเสียงจากรูรับแสง) จากนั้นจะวิเคราะห์อิทธิพลของการรบกวนการทดสอบที่มีต่อคุณภาพของการทำงานของระบบในชุดควบคุม หลังจากนั้นจะมีการสร้างสัญญาณควบคุมที่ปรับ WF ให้เหมาะสมที่สุด ระบบเสียงของรูรับแสงต้องใช้เวลามากในการปรับ Corrector เนื่องจากกระบวนการซ้ำหลายครั้งเพื่อลดความผิดเพี้ยนอย่างเห็นได้ชัด

ประสิทธิภาพของระบบออปติคัลแบบปรับได้นั้นพิจารณาจากความสมบูรณ์แบบของตัวแก้ไขที่ใช้เป็นหลัก ในตอนเริ่มต้น ส่วนใหญ่จะใช้กระจกคอมโพสิต (แบบแบ่งส่วน) ซึ่งประกอบด้วยหลายส่วน ซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายโดยสัมพันธ์กันโดยใช้แอคทูเอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกหรือในอีกทางหนึ่ง ต่อมา กระจกที่มีความยืดหยุ่น ("เมมเบรน") ที่มีพื้นผิวที่เปลี่ยนรูปได้อย่างต่อเนื่องกลายเป็นที่แพร่หลาย ในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 เทคนิคการแก้ไข WF ได้พัฒนาขึ้นอย่างมาก นอกจากกระจกที่ควบคุมได้หลายประเภทแล้ว ยังใช้โมดูเลเตอร์เฟสคริสตัลเหลวซึ่งทำงานได้ทั้งในการสะท้อน (เช่นกระจก) และในการส่งสัญญาณ การออกแบบจำนวนมากช่วยให้ย่อขนาดและสร้างอุปกรณ์ที่รวมอยู่ในหน่วยเดียวด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม ซึ่งทำให้สามารถสร้างระบบดัดแปลงที่มีขนาดกะทัดรัดและราคาไม่แพงนัก อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการพัฒนาตัวแก้ไขเฟสรุ่นใหม่ แต่กระจกแบบยืดหยุ่นแบบดั้งเดิมยังคงมีความสำคัญเนื่องจากการสูญเสียแสงน้อยและการออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย วิธีการแก้ไขภาพบิดเบี้ยวแบบไม่เชิงเส้นตามปรากฏการณ์ของการพลิกกลับของคลื่นยังใช้ในระบบเลเซอร์อีกด้วย วิธีการนี้บางครั้งเรียกว่าเลนส์ปรับตัวแบบไม่เชิงเส้น

Lit.: Vorontsov M. A. , Shmalgauzen V. I. หลักการของเลนส์ปรับตัว ม., 1985; Taranenko VG, Shanin OI อะแดปทีฟออปติก ม., 1990; Lukin VP, Fortes BV การปรับรูปแบบลำแสงและภาพในบรรยากาศ โนโวซิบ., 1999.

V.I. ชมัลเกาเซน

ในตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้องค์ประกอบออปติคัลที่ควบคุม งานหลักของอะแดปทีฟออปติกคือการเพิ่มขีดจำกัดความละเอียดของอุปกรณ์สังเกตการณ์ ความเข้มข้นของการแผ่รังสีออปติคัลบนเครื่องรับหรือเป้าหมาย ฯลฯ

อะแดปทีฟออปติกพบการประยุกต์ใช้ในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ภาคพื้นดิน ในระบบการสื่อสารด้วยแสง เทคโนโลยีเลเซอร์อุตสาหกรรม จักษุวิทยา ฯลฯ ซึ่งทำให้สามารถชดเชยการบิดเบือนของบรรยากาศ ความคลาดเคลื่อนของระบบออปติคัลได้ตามลำดับ องค์ประกอบของดวงตามนุษย์

สารานุกรม YouTube

• 1 / 5

  โครงสร้าง ระบบออปติคัลแบบปรับได้มักจะประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่วัดความผิดเพี้ยน (เซ็นเซอร์หน้าคลื่น) ตัวแก้ไขหน้าคลื่น และระบบควบคุมที่ใช้การเชื่อมต่อระหว่างเซ็นเซอร์กับตัวแก้ไข

  เซ็นเซอร์หน้าคลื่น

  มีหลายวิธีที่ช่วยให้ทั้งการประเมินเชิงคุณภาพและการวัดเชิงปริมาณของโปรไฟล์เวฟฟรอนท์ ที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบันคือประเภทการรบกวนและเซ็นเซอร์ประเภท Shack-Hartmann

  การทำงานของเซ็นเซอร์การรบกวนจะขึ้นอยู่กับการเพิ่มที่สอดคล้องกันของคลื่นแสงสองคลื่นและการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่มีความเข้มซึ่งขึ้นอยู่กับด้านหน้าของคลื่นที่วัดได้ ในกรณีนี้ ในฐานะที่เป็นคลื่นแสงที่สอง (อ้างอิง) สามารถใช้คลื่นที่ได้จากการแผ่รังสีที่ศึกษาโดยการกรองเชิงพื้นที่ได้

  เซ็นเซอร์ประเภท Shack-Hartmann ประกอบด้วยไมโครเลนส์และตัวตรวจจับแสงที่ตั้งอยู่ในระนาบโฟกัส โดยทั่วไปแล้วเลนส์แต่ละตัวจะมีขนาดไม่เกิน 1 มม. เลนส์เซ็นเซอร์แบ่งหน้าคลื่นที่ตรวจสอบแล้วออกเป็นรูรับแสงย่อย (รูรับแสงของหนึ่งไมโครเลนส์) ก่อตัวเป็นชุดของจุดโฟกัสในระนาบโฟกัส ตำแหน่งของแต่ละจุดจะขึ้นอยู่กับความชันในพื้นที่ของหน้าคลื่นของลำแสงที่มาถึงอินพุตของเซนเซอร์ โดยการวัดการเคลื่อนที่ตามขวางของจุดโฟกัส เราสามารถคำนวณมุมเอียงเฉลี่ยของหน้าคลื่นภายในรูรับแสงย่อยแต่ละช่อง ค่าเหล่านี้ใช้ในการคำนวณโปรไฟล์หน้าคลื่นเหนือรูรับแสงของเซ็นเซอร์ทั้งหมด

  ตัวแก้ไขเวฟฟรอนต์

  กระจกปรับ (เปลี่ยนรูปได้) (ภาษาอังกฤษ)เป็นเครื่องมือยอดนิยมสำหรับการควบคุม wavefront และการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของแสง V. P. Linnik เสนอแนวคิดในการแก้ไขหน้าคลื่นด้วยกระจกเงาในปี 2500 ความเป็นไปได้ในการสร้างระบบดังกล่าวปรากฏขึ้นตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีและด้วยความเป็นไปได้ของการควบคุมและตรวจสอบคอมพิวเตอร์ที่แม่นยำ

  โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระจกยูนิมอร์ฟ (กึ่งพาสซีฟ-ไบมอร์ฟ) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย กระจกดังกล่าวประกอบด้วยแผ่นบาง ๆ ที่ทำจากวัสดุเพียโซอิเล็กทริกซึ่งอิเล็กโทรดถูกจัดเรียงในลักษณะพิเศษ แผ่นยึดติดอยู่กับพื้นผิวบนพื้นผิวด้านหน้าซึ่งมีการสร้างพื้นผิวออปติคัล เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรด แผ่นเพียโซอิเล็กทริกจะหดตัว (หรือขยายออก) ซึ่งทำให้พื้นผิวด้านแสงของกระจกโค้งงอ การจัดเรียงเชิงพื้นที่แบบพิเศษของอิเล็กโทรดทำให้สามารถสร้างการบรรเทาพื้นผิวที่ซับซ้อนได้

  ความเร็วในการควบคุมรูปร่างของกระจกแบบปรับได้ช่วยให้สามารถใช้เพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนแบบไดนามิกได้แบบเรียลไทม์

  ในการใช้งานทางดาราศาสตร์ ระบบเลนส์แบบปรับได้จำเป็นต้องมีแหล่งอ้างอิงที่จะทำหน้าที่เป็นมาตรฐานความสว่างเพื่อแก้ไขการบิดเบือนที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ และควรอยู่ในระยะเชิงมุมที่ใกล้พอจากพื้นที่ของท้องฟ้าที่กำลังศึกษาอยู่ บางระบบใช้ "ดาวเทียม" เป็นแหล่งกำเนิด ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นของอะตอมโซเดียม 90 กม. เหนือพื้นผิวโลกด้วยเลเซอร์บนพื้นดิน