Адаптивна оптика: как да видите звездите в небето? „Текущи проблеми на адаптивната оптика“ Чудите се какво е „адаптивна оптика“ в другите речници

внимателни устройства, концентрация на оптични вибрации върху приемника и целта и др.

Адаптивната оптика се използва при проектирането на наземни астрономически телескопи, в оптични комуникационни системи, в промишлени лазерни технологии, в офталмологията и др. аберации на оптични системи, включително оптични елементи на човешкото око.

Адаптивна оптична система

Структурно адаптивната оптична система се състои от сензор, който открива смущения (предният сензор), преден коректор и система за управление, която осъществява връзки между сензора и коректора.

Hwine предни сензори

Има различни методи, които трябва да бъдат открити, които позволяват ясно да се оцени и визуализира точно профила на предната част на капката. Най-популярните сензори са интерферентният тип и типът на Шак-Хартман.

Работата на сензорите за смущения се основава на кохерентното сгъване на две светлинни влакна и формирането на интерференчен модел от основния интензитет на предната част на затъмненото влакно. В този случай, като приятел (подкрепа) на Светловата хвиля, хвилята може да бъде използвана, отстранена от предварително наблюдавания начин на випроминуване на просторна филтрация.

Сензор тип Shack-Hartmann се състои от матрица с микролещи и фотодетектор, разположен в неговата фокална равнина. Кожната леща е с размери 1 мм или по-малко. Сензорните лещи подразделят предната част на опашката на субапертури (апертурата на една микролеща), образувайки набор от фокусни точки във фокалната равнина. Позицията на кожните петна е на локалния връх на гръбначния фронт на снопа, който пристига на входа на сензора. Въз основа на вариращото напречно изместване на фокалните зони е възможно да се изчислят средните кутикули на хилусния фронт между субапертурата на кожата. Тези стойности се използват за изчисляване на профила на фронта на вълната през целия отвор на сензора.

Корекция на Хвилския фронт

Адаптивно (деформирано) огледало ( Английски) е най-популярният инструмент за контролиране на фронта на вълната и коригиране на оптичните аберации. Идеята за коригиране на боровия фронт със складово огледало е разпространена от V. P. Linnik през 1957 г. Възможността за създаване на такава система се появи в средата на 90-те години поради развитието на технологиите и възможността за високо прецизен компютърен контрол и контрол.

Зокрема, широки униморфни (духовно-биморфни) огледала. Такова огледало се състои от тънка плоча, изработена от пиезоелектричен материал, върху която е оформен специален електрод. Плочата е прикрепена към облицовката, върху чиято лицева повърхност е оформена оптична повърхност. Когато се добави напрежение към електродите, пиезоелектричната плоча се свива (или разширява), което кара оптичната повърхност на огледалото да се огъва. Особено в широката гама от електроди, разположението на електродите позволява формирането на релефи на сгъваема повърхност.

Гъвкавостта на контролиране на формата на адаптивното огледало позволява то да бъде регулирано, за да компенсира динамичните аберации в режим в реално време.

В астрономическите допълнения за адаптивни оптични системи има необходим опорен прът, който служи като ориентир за корекцията на смущенията, причинени от атмосферната турбулентност, и е отговорен за увреждането на близкия връх на изгледа и района на небцето. В някои системи, като „Джерело потребител“, има „парче огледало“, създадено от пробуждането на натриеви атоми на височина 90 км над повърхността на Земята от наземен лазер.

див. също

Напишете коментар за статията "Адаптивна оптика"

Бележки

Литература

Воронцов М. А., ул. Шмалхаузен И.Принципи на адаптивната оптика. – М.: Наука, 1985.
Воронцов М. А., ул. Корябин А., ул. Шмалхаузен I.Оптични системи с покритие. – М.: Наука, 1988.

Posilannya

Урок, който характеризира Адаптивната оптика

Соня, Наталия, Петя, Ганна Михайловна, Вира, старият граф, го прегърнаха; И хората и стаите, които изпълваха стаите, ахнаха и ахнаха.
Петрик висеше на краката си. - И аз! - извика Вин. Наташа, след като го наведе към себе си, целуна всичките му черти, изскочи пред него и го хвана за акнето, стрижеше се като коза на едно място и изкрещя пронизително.
От всички страни искрящи радостни сълзи, влюбени очи, от всички страни устни, търсещи целувка.
Соня червено, като червена дъвка, също докосна ръката му и цялата сияеше в блажен вид, право в очите му, както тя брои. Соня вече е навършила 16 години и вече е богата, особено след щастливия, задушен рожден ден. Тя му се учуди, без да върти очи, смееше се и затваряше очи. Той я погледна; но все още проверявам и търся някого. Старата графиня още не беше излязла. Усетих кроксовете на вратата. Кроксовете са същите като кроксовете на майка ти.
Але це беше в нов, непознат още, ушит без нов плат. Всички бяха лишени от него и той избяга при нея. Когато вонята започна да се утаява, тя потъна в гърдите му, ликувайки. Вон не можеше да повдигне лицето си и само го стисна до студените струни на акнето му. Денисов, незабелязан от никого, се приближи до стаята, застана точно там, вторачен в тях и търка очи.
„Васил Денисов, приятел на вашия син“, каза той, като се препоръча на графа, който беше дълбоко удивен от него.
- Моля моля. Знам, знам — каза графът, целувайки и прегръщайки Денисов. - Миколка написа... Наташа, Вира, os vin Denisov.
Същите щастливи, заровени лица нападнаха рошавата фигура на Денисов и го убиха.
- Скъпа, Денисов! - изпищя Наталка, сякаш не помнеше, че е погребана, скочи до него, прегърна го и го целуна. Всички знаеха за работата на Наташа. Денисов беше същият, но се засмя и взе ръката на Наташа, целувайки я.
Денисов беше отведен в приготвената за него стая и всички Ростови се скупчиха на дивана зад Миколушка.
Старата графиня, без да пуска ръката му, докато целуваше жената, седна до него; Други, застанали до тях, улавяха допира на кожата му, думата, погледа му и не откъсваха заровените си очи от него. Братята и сестрите се караха и караха на най-близките си места и се караха кой да донесе чай, хустка и люлка.
Ростов беше толкова щастлив от любовта, че те се влюбиха в него; Преди малко ястребът му беше толкова блажен, че сегашното му щастие не му стигаше и той чакаше още нещо, и още, и още.
На сутринта хората спаха от пътя до 10-годишна възраст.
В предната стая имаше шаблони, чанти, камиони, отворени купи и тежки дрехи, лежащи наоколо. Двата чифта шпори бяха почистени и внимателно поставени на бялата стена. Слугите донесоха умивалници, топла вода за пищяла и кърпата за почистване. Миришеше на лайна и хора.
- Хей, Г"ишка, т"убку! – извика дрезгавият глас на Васка Денисов. - Ростов, ставай!
Ростов разтърка парещите си очи и вдигна заплетената си глава от горещата възглавница.
- Защо е твърде късно? „Пизно, 10-та година“, потвърди гласът на Наташа и в хола усетих шумоленето на колосани кърпи, шепота и смеха на момичешки гласове и след малко вратата беше разбита, сега беше ясно, страница Очи, черна коса и весел външен вид. Наташа, Соня и Петя дойдоха да се видят, без да стават.
- Николенка, ставай! – чу се отново гласът на Наташа, докато тя минаваше през вратите.
- Заразен!
В този час Петя, в първата стая, завършила и заровила шаблоните и осъзнала тези съкровища, като момчетата, оженили се за по-големия си брат военен и забравили, че е неприлично сестрите да глезят раздразнените мъже, фиксиране на вратите.
- Какво е твоето опърпано? - извика Вин. Момичетата подскочиха. Денисов, със зли очи, прикри влачещите се крака в килима, оглеждайки другаря си за помощ. Вратите пуснаха Петя и отново се затвориха. Усещах смях зад вратата.
„Николенка, излез до халата“, промърмори гласът на Наташа.
- Какво е твоето опърпано? - попита Петя, - каква е вашата? - от горския път беснееше той, докато стигна до мустакатия черен Денисов.
Ростов бързо стана, обличайки мантията и воалите си. Наталка измъкна едната от шпората и се качи в другата. Соня кръжеше и отчаяно искаше да събуди плата и седалката, ако имаше такава. Оплакванията бяха в същия, чисто нов, светъл плат - свеж, румен, весел. Соня се втурна, а Наталия, като хвана брат си за ръка, го заведе до дивана и разговорът започна между тях. Смрадите не дойдоха да се хранят една друга и да посочат запасите от хиляди неща, които можеха да изтичат само от тях. Наталия се смееше на всяка дума, която каза и каза, не защото това, което каза, беше смешно, а защото се забавляваше и не можеше да потисне радостта си, така че се изрази със смях.
- О, колко хубаво, колко прекрасно! - Използвах го преди всичко. След като видя Ростов, как под наплива на горещи разговори, ханът, първо чрез повторението на съдбата, в душата и на лицето му разцъфтя онзи детски смях, на който той никога не се беше смял, преди да напусне дома си.
— Не, слушай — каза тя, — вече мъж ли си? Наистина се радвам, че си мой брат. - Вон издаде врата си. - Бих искал да знам какви хора сте? как сме Не?
- Защо Соня изтече? - като попита Ростов.
- Така. Има още цяла история! Как се казва, че си от Соня? Ti chi wee?

Хетерогенният център има допълнителни оптични елементи с керамично покритие. Основните задачи на адаптивната оптика са разширяването на границите на устройствата за безопасност, концентрацията на оптичното изкривяване върху приемника или целта и др.

Адаптивната оптика се използва при проектирането на наземни астрономически телескопи, в оптични комуникационни системи, в промишлени лазерни технологии, в офталмологията и др., където позволява да се компенсира, очевидно, атмосферното замърсяване, аберации на оптични системи, включително оптични елементи на окото.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5
Структурно адаптивната оптична система се състои от сензор, който следи сензора (предния сензор), преден коректор и система за управление, която осъществява връзката между сензора и коректора.

Hwine предни сензори

Има различни методи, които трябва да бъдат открити, които позволяват ясно да се оцени и визуализира точно профила на предната част на капката. Най-популярните сензори са интерферентният тип и типът на Шак-Хартман.
Работата на сензорите за смущения се основава на кохерентното сгъване на две светлинни влакна и формирането на интерференчен модел от основния интензитет на предната част на затъмненото влакно. В този случай, като приятел (подкрепа) на Светловата хвиля, хвилята може да бъде използвана, отстранена от предварително наблюдавания начин на випроминуване на просторна филтрация.
Сензор тип Shack-Hartmann се състои от матрица от микролещи и фотодетектор, разположен в неговата фокална равнина. Кожната леща е с размери 1 мм или по-малко. Сензорните лещи подразделят предната част на опашката на субапертури (апертурата на една микролеща), образувайки набор от фокусни точки във фокалната равнина. Позицията на кожните петна е на локалния връх на гръбначния фронт на снопа, който пристига на входа на сензора. Въз основа на вариращото напречно изместване на фокалните зони е възможно да се изчислят средните кутикули на хилусния фронт между субапертурата на кожата. Тези стойности се използват за изчисляване на профила на фронта на вълната през целия отвор на сензора.

Корекция на Хвилския фронт

Адаптивно (деформирано) огледало (Английски)Това е най-популярният инструмент за контролиране на вълновия фронт и коригиране на оптичните аберации. Идеята за коригиране на боровия фронт със складово огледало е разпространена от V. P. Linnik през 1957 г. Възможността за създаване на такава система се появи в средата на 90-те години поради развитието на технологиите и възможността за високо прецизен компютърен контрол и контрол.
Зокрема, широки униморфни (духовно-биморфни) огледала. Такова огледало се състои от тънка плоча, изработена от пиезоелектричен материал, върху която е оформен специален електрод. Плочата е прикрепена към облицовката, върху чиято лицева повърхност е оформена оптична повърхност. Когато се добави напрежение към електродите, пиезоелектричната плоча се свива (или разширява), което кара оптичната повърхност на огледалото да се огъва. Особено в широката гама от електроди, разположението на електродите позволява формирането на релефи на сгъваема повърхност.
Гъвкавостта на контролиране на формата на адаптивното огледало позволява то да бъде регулирано, за да компенсира динамичните аберации в реално време.
В астрономическите допълнения за адаптивни оптични системи има необходим опорен прът, който служи като ориентир за корекцията на смущенията, причинени от атмосферната турбулентност, и е отговорен за увреждането на близкия връх на изгледа и района на небцето. В някои системи, като „Джерело потребител“, има „парче огледало“, създадено от пробуждането на натриеви атоми на височина 90 км над повърхността на Земята от наземен лазер.

2.08.2001 0:00 |"Физическа енциклопедия"

Информация за необходимия приток към фронта на Хвильов се получава чрез серия от пробни сондажи и незабавна промяна на формата на фронта. Престъпления и начини за стагнация под часа на създаване както на първичните, така и на системите за усойници.

Пробен метод (или озвучаване на бленда ). Изглежда, че светът реагира на малки фази на развитие, които трябва да бъдат въведени. Контрол на параметъра при извикването му интензивност на вибрациитеФокусираният лъч има интензитета на светлината, която огрява целта. Ефектите, които са типични за различните видове фазови промени, варират в зависимост от честотата (т.е. метод на richbrator ), или по час (т.е. много стъпки или последователен метод ). В първия епизод се появява Мали хармонична мелодияразлични настолни огледала (или Модни колониогледала с различни честоти; спектрален анализПолученият сигнал ви позволява да зададете стойността и посоките, необходими за оптимизиране на системата за промяна на предната форма. При друг тип събуждане, смилането на големи парцели и огледала се случва последователно през целия час.

За пробно събуждане и регулиране на фазовото разпределение под торбичка изберете различни огледала - едното ще осигури малка фазова промяна с високи тактови честоти, другото ще има значително по-голям обхват на промени във формата и евентуално по-инерционно. Поради това съставянето на основния оптичен път в най-голяма степен се компенсира от стагнацията на едно некохерентно предавателно устройство.

Директен изглед на формата на предната част на телешката кожа. За тази цел трябва да използваме оригинални методи (ранг на главата Интерферометричен), което изисква стагнация във връзка с метода на компенсация на фронта на вилицата (за първични системи) и метода придобиване на фаза(За опитни професионалисти). Методът на компенсация се основава на актуализирания вегетативен фронт, което води до точков обект, който е в зрителното поле, имащ идеална сферична форма (в резултат на притока на атмосферна турбуленция и изкривяване на обектива на телескопа).

При метода за фазово улавяне на фронта на вибрацията, която се освобождава от натискащ джерел, се получава форма, свързана с фазата на фронта на еталонната вибрация, разпръсната цел и достигаща до джерела (фиг.; за предно осветление Обекти с метода за премахване на справката и промоцията могат да се считат за основни, така и за допълнителни dzherelo). По този начин на пътя, който се насърчава, се налагат такива проблеми в бъдеще, така че по-нататъшните проблеми на пътя, който се разширява, се появяват като компенсации; Така се постига максимална концентрация на вибрации върху целта.

АДАПТИВНА ОПТИКА, клон на оптиката, който се занимава с разработването на методи и техники за контролиране на формата на вълновия фронт (WF) чрез намаляване на изкривяването (аберациите), които възникват, когато светлинният лъч се разширява в оптически нехомогенна среда, търсете ( например бурна атмосфера) или поради липса на задълбоченост.

Метаадаптивна корекция - увеличаване на разделянето на оптичните устройства, увеличаване на концентрацията на вибрации в приемащия край, постигане на най-плътно фокусиране на светлинния лъч върху целта или елиминиране на даден интензитет на разпределение на вибрациите. Възможността за използване на активни методи в оптиката започва да се обсъжда от началото на 50-те години на миналия век във връзка с проблема за увеличаване на наличността на наземни телескопи, поради интензивното развитие на адаптивната оптика, което започва след създаването на ефективни коректори (керамични огледала). ) и визуализатори (сензори) на PF. Най-простата адаптивна система е да поставите едно плоско огледало, което може да се променя, което ви позволява да заснемате триизмерни изображения, като същевременно предпазвате от турбулентна атмосфера. В сгъваемите системи се използват коректори с голям брой стъпки на свобода, което позволява да се компенсират аберации от по-високи порядки. Типичната схема за организиране на управлението на адаптивна система (бебе) се основава на принципа на връзките на портата. След коректора част от светлинния поток влиза в контакт с VF сензора и се откриват прекомерни аберации. Тази информация се използва за формиране на сигнали в контролния блок, които могат да бъдат приложени към коректора и да променят излишните аберации. Миризмите намаляват, яркостта на изображението се подобрява.

Има системи, които изискват използването на VF сензори. В този случай минимизирането на замърсяването се извършва чрез нанасяне отгоре върху PF на пробни сондажи (метод на апертурно сондиране). След това инжектирането на пробни сондажи в роботизираната система се анализира в контролния блок, след което се генерират сигнали за управление и оптимизиране на WF. Системите за сондиране на апертура изискват много време за настройка на коректора, тъй като процесът на промени се повтаря няколко пъти.

Ефективността на адаптивната оптична система до голяма степен се определя от задълбочеността на коректора. Първоначално те разработиха най-важните складови (сегментирани) огледала, които се състоят от няколко сегмента, които могат да се движат един по един с помощта на пневматични задвижвания или по друг начин. През последната година огледалата станаха по-широки ("мембрани") с повърхност, която постоянно се деформира. От началото на 21 век технологията за коригиране на PF значително се подобри. Керамичните огледала от различни видове съдържат модулатори на редки кристални фази, които могат да действат както върху изображението (подобно на огледалата), така и върху предаването. Редица дизайни позволяват миниатюризация и създаване на устройства, интегрирани в едно цяло с керамична електроника, което позволява създаването на по-компактни и еднакво евтини адаптивни системи. Въпреки това, независимо от разработването на фазови коректори от ново поколение, традиционните огледала запазват стойността си поради малкото количество светлинен поток и простия си дизайн. Лазерните системи също имат нелинейно-оптични методи за коригиране на проблеми, които се основават на доказателства за увреждане на фронта на нерва. Този подход се нарича нелинейна адаптивна оптика.

Лит.: Воронцов М. А., Шмалгаузен В. И. Принципи на адаптивната оптика. М., 1985; Тараненко В. Г., Шанин О. И. Адаптивна оптика. М., 1990; Лукин В. П., Фортес Б. В. Адаптивно оформяне на лъчи и изображения в атмосферата. Новосибирск, 1999.

В.И. Шмалхаузен.

Тривализъм:

Слухове:

Студентите от 5-та година от катедрата по физическа подготовка на Физическия факултет на Московския държавен университет им. М. В. Ломоносов (около 15 студенти)

Описание:

Курсът представя основните принципи на адаптивната оптика, включително проблемите на предаването на светлина през центъра, фазовата корекция и статистическия анализ на фазовите промени. Има и проблем с анизопланатизма в адаптивната оптика. Курсът ще запознае студентите с основите на фазовите симулации и технологията за фазова корекция в адаптивната оптика, както и с други добавки.

Програма на курса:

1. Настройка на параметрите на оптичната система.
Увеличава разделителната способност на астрономическите телескопи и намалява атмосферната турбуленция. Фазиране на многоогледални телескопи. Огледален интерферометър на Майкелсън. Фокусиране на лазерен лъч през турбулентна атмосфера. Zvernennya към фронта на Khvil и фазовата реакция. Проблемът със спекулациите. Компенсацията на нехомогенностите на вътрешния оптичен резонатор в лазерите е проблемът за формиране на дифракционно съседни лъчи.

2. Аберация на оптични системи.
Линейни оптични системи и методи за тяхното описание. Трансформация на комплексна амплитуда. Импулсна реакция и предавателна функция. Появата на аберации. Нормализираният принцип на Хюйгенс-Френел на оптична система с аберации. Некохерентни системи. Оптичната трансферна функция (OTF) е честотно-контрастната характеристика на системата за изображения. Числото на Strehl и стандартизацията позволяват системата, нейното съдържание зависи от силата на аберацията.

3. Разлагане на аберациите по ортогонални функции.
Силата на ортонормалните системи от функции. Полиноми на Цернике [разд. Полиноми на Цернике]. Коефициенти на аберация. Вибриращи аберации и начини за тяхното описание. Корелационна матрица на коефициентите на аберация. Средни дисплеи на оптичната система. Средноквадратично нулиране на фазата. Ъглите за разрешаване на бройната система Strehl наближават.

4. Атмосферни аберации.
Флуктуация на индикатора за огъване в турбулентна атмосфера. Структурна функция на фазовата флуктуация. Радиус на корелация (радиус на Фридивски). OPF е числото на Strehl за различни фазови флуктуации. Корелация на коефициентите на аберации в атмосферата. Изразяване на коефициентите на корелация чрез структурната функция на фазата. Степента на разсейване на коефициентите зависи от размера на апертурата и радиуса на корелация.

5. Компенсация на аберации с керамични фазови коректори.
Видове корекции и схеми на тяхното нанасяне. Адаптивни оптични системи. Идеален модален коректор VF. Потенциална ефективност на модалния коректор за компенсиране на атмосферното замърсяване. Viraz за излишно квадратично смилане. Разпределението на излишната смес по отвора зависи от броя нива на свобода на коректора.

6. Методи за използване на коректор в адаптивни системи.
Типични схеми на адаптивни системи. Системи за получаване на фаза и апертурно сондиране. Структура на управление на системи, използващи VF сензор. Джерела похибок та техните вноски в общото залишково мляко. Организация до максимум в апертурни озвучителни системи. Изберете критерия за жизненост. Проблемът с локалните крайности. Предимства и недостатъци на апертурните сондажни системи.

7. Анизопланатизъм на адаптивните системи.
Считайте изопланатизма за идеална адаптивна система в бурна атмосфера. Приток на флуктуации на средната фаза и топлина на VF. Анизопланатизъм с модална корекция. Изображения с дълга и къса експозиция. Методи за разширяване на визията на адаптивната система. Методи за оцветяване на регистрирани изображения.

8. Амплитудни колебания в адаптивни системи.
Колебания на интензитета в атмосферата. Петнистите полета бяха изпъстрени. Слаби флуктуации в амплитудата и тяхното описание. Структурна функция на hvyli. Притокът на амплитудни колебания върху OPF и числото на Strehl. Прецизността и точността на фазовите вариации на Залишков за доказване на амплитудни флуктуации.

9. Вариант на VF адаптивната оптика 1.
Премахване на локални зараствания. Принципи на обмен: изстрелен шум на фотони, шум на фотоприемника. Външна интерферометрия: дифракционни решетки, които са обвити, двуканални и свързани вериги; оценка на чувствителността.

10. Вариант на VF адаптивната оптика 2.
Интерферометър на напречно сечение с холографски филтър; Интерферометър за радиален удар Shark-Hartmann сензор. Позиционни характеристики; оценки на точността и чувствителността. PF сензор за кривина. Характеристики на токови вериги на PF сензори.

11. VF актуализация на изчезнали локални кръпки.
Актуализация на VF профила - методът на най-малките квадрати. Изчисляване на коефициенти на аберация; нарушаване на функциите на коректора. Актуализация на VF с регулиране на статистиката на фазовите развития (байесов подход).

12. Методи за висококачествена фазова корекция.
Редкокристални пространствени модулатори на фазовата и адаптивна система с оптичен гейт. Основното ниво на системата; Важни съображения. Методи за визуализация на фазовите промени: дефокусиране и разширяване; пресъздаване на Гилбърт; Интерферометър с напречен удар и холографски филтър; Интерферометър с радиален сензор

13. Проблемът за референтната система на астрономията.
Методи за създаване на опорни струи: Релеево разсейване в атмосферата; викоризация на натриеви топки, които задействат лазерни вибрации. Проблемът със света на средните лечители. Анизопланатизъм vimiru PF с vikoristannya парче опора dzherel. Системи с голям брой опорни стойки.

14. Текуща стагнация на адаптивната оптика.
Корекция на фазовите смущения на лазерните лъчи в LTS задачи и системи за формиране на фемтосекундни лазерни импулси; системи за вътрешна резонаторна корекция на топлинна аберация в активните елементи на технологични лазери със среден интензитет. Формиране на зададено разпределение на интензитета в технологичен CO2 лазерен лъч. Историята на адаптивната оптика в офталмологията: светът на аберацията на човешкото око; напредване на отделни данни за изобразяване на ретината при ретиноскопия; богата спектрална ретиноскопия.

Лекции:

· № 1. Наличен.
· № 2. Системи за изображения с обектив.
· № 3. Некохерентни системи.
· № 4. Вариация на PF в адаптивната оптика. Част I.
· № 5. Развитие на PF в адаптивната оптика. Част II.
· № 6. Вариация на PF в адаптивната оптика. Част III.