Системи адаптивної оптики

Информация - Физика

Другие материалы по предмету Физика

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



бмежено характерним часом зміни неоднорідностей замороженності атмосфери.

Ще однією особливістю застосування адаптивної оптики в астрономії являється немонохроматичність випромінювання небесних тіл. Тому доводиться використовувати датчики хвилевого фронту, які можуть працювати в білому світі, наприклад датчики локальних нахилів типу датчика Гартмана.

У Гарводськой обсерваторії була розроблена і випробувана система компенсацій атмосферних спотворень по опорній зірці RTAС. Апертура телескопа 30см коректор був виконаний на базі монолітно-пєзоелектричного дзеркала з 21 каналом управління. Крім того, була можливість коректувати загальний нахил хвилевого фронту шляхом нахилу коректора в цілому. Коректор хвилевого фронту розташовується в плоскості зображення атмосферних збурень.

Плоскість другого зображення спотворень після корекції використовувалася як датчик хвилевого фронту, що вимірю залишкову помилку. Як датчик був використаний сдвиговий інтерферометр. Сигнал з датчика хвилевого фронту поступає на аналоговий обчислювальний пристрій, що виробляє сигнали управління коректором. Постійна часу ланцюгів управління складала приблизно 1мс.

Штриховим контуром обведений сдвиговий інтерферометр, куди відгалужується частина скоректованого світлового пучка. Інша частина пучка використовується для утворення скоректованого зображення джерела.

Для створення крупного адаптивного телескопа, може бути використана схема з двома коректорами хвилевого фронту і відповідні системи управління (мал. 3). Одна система приводів, що впливають безпосередньо на головне дзеркало, призначена для компенсації дефектів його форми і усунення великомасштабних, та порівняно повільних збурень. Другий коректор розташований таким чином, що зображення головного дзеркала поєднується з його поверхнею. Таке розташування спрощує управління двома системами приводів. Другий коректор має порівняно малі розміри, невелику постійну часу і високий дозвіл по фронту. Цей коректор призначений в основному для компенсації швидких, та невеликих по амплітуді варіацій фази. Поділ функцій дозволяє помякшити ряд обмежень, що накладаються на конструкцію кожного коректора.

 

3. Інтерферометри з адаптацією

 

Серед когерентних адаптивних оптичних систем інтерферометри знаходять менше застосування, ніж системи формування лазерних пучків або корекції зображення. Проте, інтерферометр, на відміну від більшості інших оптичних приладів, реагує безпосередньо на розподіл фази вхідного випромінювання. Вплив на інтерференційну картину фазових спотворень реєстрованого поля і фазової корекції, що вноситься керованим елементом, описується простішими виразами, чим наприклад, вплив аберації телескопа на якість одержуваного зображення.

У класичному варіанті зоряного інтерферометра Майкельсона (приладу високої роздільної здатності для виміру кутових розмірів небесних тіл) на апертуру телескопа накладена маска з двома щілинами.

При цьому у фокальній плоскості спостерігається зображення, зірки, пересічене інтерференційними смугами (розмір зображення визначається дифракцією на кожній щілині, а період смуг відстанню і між ними). Збільшення розміру джерела наводить до розмиття інтерференційної картини.

Що вирішує здібність інтерферометра Майкельсона по куту рівна (розмір джерела при тому, що граничному розноситься щілин, при якому ще спостерігаються смуги).

 

Відмінність у вирішуючій силі інтерферометра і телескопа таких же розмірів невелика. Проте база в інтерферометрі легко може бути збільшена за допомогою додаткових дзеркал. Сучасний інтерферометр складається з двох невеликих телескопів, світлові пучки яких поєднуються за допомогою спеціальної оптичної схеми (мал.5). База таких приладів може складати декілька десятків метрів. При спостереженні слабких обєктів необхідно або компенсувати випадковий набіг фази (що виникає при тривалому спостереженні), або збільшити апертури компонент приладу. Методи адаптивної оптики дозволяють у принципі використовувати обидва шляхи. Проте, із-за обмеженого часу заморіженности атмосфери перший спосіб не перспективний. Другий метод перспективніший. У інтерферометрах з великою базою (більше 100м) адаптивна компенсація різниці ходу необхідна у звязку з обмеженою довжиною когерентності реєстрованого випромінювання.

Окрім астрономічних приладів інтерферометри широко застосовуються і в інших областях, наприклад, для дистанційної реєстрації малих зміщень або періодичних коливань обєкту, спостережуваного через турбулентне середовище (мал.1). У таких інтерферометрах як джерело когерентного випромінювання, використовують лазер. Задача адаптивної системи в цьому випадку зводиться до компенсації різниці довжин плечей в інтерферометрі.

При створенні систем стабілізації різниці фаз існує принципова трудність: пристрій управління повинен якось відрізняти корисний зміщення обєкту, який ми хочемо виміряти, від шкідливих збурень, які повинні бути усунені адаптивною системою. Найчастіше така дискримінація основа, на відмінності характерних постійних часу. При реєстрації коливань звичайно вважається, що рух, що підлягає вимірюванню, є швидким в порівнянні з збуреннями.

Типовими причинами дрейфу різниці плечей є теплове розширення елементів вимірювального пристрою і повільний зміщення обєкту, що викликається неконтрольованими причин

s