Adaptivnaya optika

Adaptivnaya optika - razdel optiki, zanimayushiisya razrabotkoi opticheskih sistem s dinamicheskim upravleniem formoi volnovogo fronta dlya kompensacii sluchainyh vozmushenii i povysheniya predela razresheniya nablyudatel'nyh priborov, stepeni koncentracii izlucheniya na priemnike ili misheni i t. p. Adaptivnaya optika nachala intensivno razvivat'sya v 1950-e gg. v svyazi s zadachei kompensacii iskazhenii fronta, vyzvannyh atmosfernoi turbulentnost'yu i nakladyvayushih osnovnoe ogranichenie na razreshayushuyu sposobnost' nazemnyh teleskopov. Pozdnee k etomu dobavilis' problemy sozdaniya orbital'nyh teleskopov i moshnyh lazernyh izluchatelei, podverzhennyh drugim vidam pomeh. Adaptivnye opticheskie sistemy klassificiruyutsya po poryadku volnovyh aberracii (sm. Aberracii opticheskih sistem), kotorye oni sposobny kompensirovat' (t. e. po stepeni polinoma, v vide kotorogo predstavlyaetsya raspredelenie fazovoi popravki po secheniyu puchka). Prosteishie sistemy - 1-go i 2-go poryadkov - izmenyayut obshii naklon volnovogo fronta i ego kriviznu prostym peremesheniem otdel'nyh opticheskih elementov fiksirovannoi formy. Dlya sistem bolee vysokogo poryadka v kachestve korrektiruyushih elementov vnachale chashe vsego ispol'zovalis' zerkala, razbitye na sootvetstvuyushee chislo samostoyatel'no peremeshaemyh segmentov. Postepenno oni vytesnyayutsya gibkimi ("membrannymi") zerkalami, formoi poverhnosti kotoryh upravlyayut libo sozdaniem izgibayushih momentov vnutri samogo zerkala, libo deistviem sil so storony nesushei konstrukcii. Chasto ispol'zuyutsya nebol'shie deformiruemye zerkala s p'ezoelektricheskimi privodami, ustanavlivaemye na uchastkah opticheskoi sistemy s umerennymi razmerami secheniya svetovogo puchka (nepodaleku ot fokal'noi ploskosti ob'ektiva teleskopa i t. p.).

Informaciyu o neobhodimom vozdeistvii na volnovoi front poluchayut metodom probnyh vozmushenii libo neposredstvennym izmereniem formy fronta. Oba eti sposoba primenyayutsya pri sozdanii kak priemnyh, tak i izluchayushih sistem.

Metod probnyh vozmushenii (ili aperturnogo zondirovaniya). Zaklyuchaetsya v izmerenii reakcii na nebol'shie, prednamerenno vnosimye fazovye iskazheniya. Kontroliruemym parametrom pri etom obychno yavlyaetsya intensivnost' izlucheniya v sfokusirovannom pyatne libo intensivnost' sveta, rasseyannogo mishen'yu. Effekty, za kotorye otvetstvenny raznye vidy fazovyh iskazhenii, razdelyayut libo po chastote (t. n. mnogovibratornyi metod), libo po vremeni (t. n. mnogostupenchatyi ili posledovatel'nyi metod). V pervom sluchae vozbuzhdayutsya malye garmonicheskie kolebaniya razlichnyh uchastkov zerkala (libo kolebatel'nye mody zerkala v celom) s razlichnymi chastotami; spektral'nyi analiz rezul'tiruyushego signala pozvolyaet ustanovit' velichinu i napravlenie neobhodimyh dlya optimizacii sistemy izmenenii formy fronta. Vo vtorom sluchae vozbuzhdenie kolebanii otdel'nyh uchastkov ili mod zerkala osushestvlyaetsya posledovatel'no vo vremeni.

Dlya probnyh vozbuzhdenii i itogovoi korrektirovki fazovogo raspredeleniya obychno ispol'zuyutsya raznye zerkala - odno obespechivaet malye izmeneniya fazy s vysokimi vremennymi chastotami, vtoroe imeet znachitel'no bol'shii diapazon izmeneniya formy i mozhet byt' bolee inercionnym. Svyazannoe s etim uslozhnenie osnovnogo opticheskogo trakta v opredelennoi stepeni kompensiruetsya primeneniem lish' odnogo nekogerentnogo priemnika izlucheniya.

Pryamoe izmerenie formy volnovogo fronta. Dlya nego razrabotany samye raznoobraznye i poroi ves'ma original'nye sposoby (glavnym obrazom interferometricheskie), obychno primenyaemye v sochetanii s metodom kompensacii volnovogo fronta (dlya priemnyh sistem) i metodom fazovogo sopryazheniya (dlya izluchatelei). Metod kompensacii zaklyuchaetsya v vosstanovlenii u volnovogo fronta izlucheniya, prishedshego ot nahodyashegosya v pole zreniya tochechnogo ob'ekta, ideal'noi sfericheskoi formy (utrachennoi im vsledstvie vliyaniya turbulentnosti atmosfery i aberracii ob'ektiva teleskopa).

V metode fazovogo sopryazheniya volnovomu frontu izlucheniya, ispuskaemogo moshnym istochnikom, pridaetsya forma, sopryazhennaya no faze s frontom opornogo izlucheniya, rasseyannogo mishen'yu i prishedshego k istochniku (ris.; dlya predvaritel'nogo osvesheniya misheni s cel'yu polucheniya opornogo izlucheniya mozhet ispol'zovat'sya kak osnovnoi, tak i vspomogatel'nyi istochnik). T. o., na izluchaemuyu volnu zaranee nakladyvayutsya takie iskazheniya, chto posleduyushie iskazheniya na puti ee rasprostraneniya okazyvayutsya skompensirovannymi; etim dostigaetsya maksimal'naya koncentraciya izlucheniya na misheni.

Neredko k adaptivnoi optike otnosyat takzhe oblast' lazernoi tehniki, svyazannuyu s primeneniem fazovo-sopryazhennyh voln dlya avtokompensacii iskazhenii volnovogo fronta v moshnyh lazernyh usilitelyah. V nekotoryh sluchayah udaetsya neposredstvennoe preobrazovanie opornoi volny v sopryazhennuyu s pomosh'yu metodov nelineinoi optiki i golografii (sm. Obrashenie volnovogo fronta).