Aktivní optika

Aktivní optika je technologie používaná při tvorbě odrazných dalekohledů od 80. let 20. století [1] , která umožňuje měnit tvar zrcadla dalekohledu pro eliminaci deformací vlivem vnějších vlivů (vítr, teplota, mechanické namáhání). Bez použití aktivní optiky by nebylo možné vytvořit 8metrové a větší dalekohledy.

Tato technologie se používá na mnoha dalekohledech, včetně Northern Optical Telescope [2] , New Technology Telescope , Telescopio Nazionale Galileo a Keck dalekohledy , stejně jako na velkých dalekohledech stavěných od poloviny 90. let.

Technologie aktivní optiky by neměly být zaměňovány s technologiemi adaptivní optiky : ta se používá v menších časových měřítcích a umožňuje korekce vlivu atmosféry.

V astronomii

Většina moderních dalekohledů jsou reflektory s velmi velkým primárním zrcadlem. Z historických důvodů byla hlavní zrcadla vyrobena dosti tlustá, aby si udržela správný tvar povrchu i přes vliv větru a vlastní hmotnosti zrcadla. Proto došlo k omezení maximálního průměru zrcadla na 5-6 metrů (viz Haleův dalekohled na observatoři Palomar ).

Nová generace dalekohledů vyráběných od 80. let 20. století má tenká a lehká zrcadla. Zrcadla jsou příliš tenká na to, aby si sama udržela svůj tvar, takže k zadní části zrcadla je připojena řada ovladačů . Aktuátory působí různou silou na různé části zrcadla, což umožňuje zachovat správný tvar povrchu zrcadla při změně jeho polohy v prostoru. Zrcadlo dalekohledu může být také složeno z více segmentů, čímž odpadá problém spojený s velkou hmotností velkého monolitického zrcadla.

Kombinace aktuátorů, detektorů kvality obrazu a počítače, který řídí akční členy, aby produkoval nejlepší možný obraz, se nazývá systém aktivní optiky.

Koncept aktivní optiky znamená, že systém zachovává optimální tvar zrcadla (zpravidla primárního), kompenzuje deformace způsobené větrem, ohybem zrcadla, tepelnou roztažností a deformací os dalekohledu. Systém aktivní optiky kompenzuje pomalu (v časovém měřítku v řádu sekund) měnící se zkreslení.

Srovnání s adaptivní optikou

Aktivní optiku nezaměňujte s adaptivní optikou, která se aplikuje v kratších časových intervalech pro kompenzaci vlivu atmosféry na kvalitu obrazu. Účinky kompenzované aktivní optikou (teplota, gravitace) se mění pomaleji (frekvence je asi 1 Hz) a mají větší amplitudu zkreslení. Adaptivní optika koriguje atmosférické zkreslení s frekvencemi až 100–1000 Hz ( frekvence Greenwood , [4] v závislosti na vlnové délce a povětrnostních podmínkách). Tyto korekce by měly být prováděny s vyšší frekvencí, ale mají menší amplitudu. Systémy adaptivní optiky proto používají menší korekční zrcadla, což jsou samostatná zrcadla, která nemusí být nutně v dráze světla v dalekohledu, ale mohou být sekundárními zrcadly, [5] [6] třetím nebo čtvrtým. [7] .

Další použití

Obdobnou technologií lze stabilizovat i složité laserové systémy a interferometry .

Malá část paprsků se ztrácí při průchodu vodícími zrcadly; pro měření polohy laserového paprsku a pro měření jeho směru (v ohniskové rovině za čočkou) se používají speciální diody. Systém může být méně citlivý na šum pomocí PID regulátoru . U pulzních laserů musí být ovladač vztažen k opakovací frekvenci. Nepřetržitý paprsek lze použít k zajištění 10 kHz širokých stabilizačních pásem (proti vibracím, vzduchovým turbulencím, akustickému hluku) pro lasery s nízkou opakovací frekvencí.

V některých případech musí být Fabry-Perotův interferometr upraven pro použití na určité vlnové délce. Odražené světlo je extrahováno pomocí rotačního zařízení polarizační roviny s Faradayovým efektem a polarizátoru . Malé změny vlnové délky dopadajícího záření produkovaného akusticko-optickým modulátorem nebo interference s některým z dopadajících záření poskytují informaci o tom, zda je interferometr příliš dlouhý nebo příliš krátký.

Dlouhé optické dutiny jsou velmi citlivé na zarovnání zrcadel. Ke zlepšení účinnosti můžete použít schéma ovládání. Jednou z možností ovládání je implementace malých pootočení jednoho ze zrcadel na konci zařízení. Pokud k rotaci dochází v blízkosti optimální polohy, nejsou pozorovány kolísání výkonu.

Aktivní optika v oblasti rentgenového záření využívá deformovatelná šikmá dopadající zrcadla. [osm]

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Hardy, John W. Aktivní optika: Nová technologie pro řízení světla  (anglicky)  : journal. - 1977. - Červen ( sv. Proceedings of the IEEE ). - str. 110 . - . Archivováno z originálu 22. prosince 2015.
  2. ↑ Andersen, T.; Andersen, T.; Larsen, OB; Majitel-Petersen, M.; Steenberg, K. (duben 1992). Ulrich, Marie-Helene, ed. Aktivní optika na Nordic Optical Telescope . Sborník konference a workshopu ESO. Pokrok v dalekohledech a přístrojových technologiích. str. 311-314. Bibcode : 1992ESOC...42..311A .
  3. ↑ ESO Awards Contract for E-ELT Adaptive Mirror Design Study . Archivováno z originálu 6. srpna 2020. Staženo 25. května 2012.
  4. ↑ Greenwood, Darryl P. Specifikace šířky pásma pro systémy adaptivní optiky //  Journal of the Optical Society of America   : deník. - 1977. - březen ( roč. 67 , č. 3 ). - S. 390-303 . - doi : 10.1364/JOSA.67.000390 . - .
  5. ↑ Riccardi, Armando; Brusa, Guido; Salinari, Piero; Gallieni, Daniele; Biasi, Roberto; Andrighettoni, Mario; Martin, Hubert M. Adaptivní sekundární zrcadla pro velký binokulární dalekohled  (anglicky)  // Proceedings of the SPIE  : journal. - SPIE, 2003. - Únor ( sv. Adaptive Optical System Technologies II ). - str. 721-732 . - doi : 10.1117/12.458961 . - . Archivováno z originálu 23. srpna 2011.
  6. ↑ Salinari, P.; Del Vecchio, C.; Biliotti, V. (srpen 1994). Studie adaptivního sekundárního zrcadla . Sborník konference a workshopu ESO. Aktivní a adaptivní optika. Garching, Německo: ESO. str. 247-253. Bibcode : 1994ESOC...48..247S .
  7. ↑ Crepy, B.; a kol. (červen 2009). Adaptivní jednotka M4 pro E-ELT . 1. konference AO4ELT – Adaptivní optika pro extrémně velké dalekohledy Sborník. Paříž, Francie: EDP Sciences. Bibcode : 2010aoel.confE6001C . doi : 10.1051/ ao4elt /201006001 .
  8. ↑ Výzkumné partnerství rozvíjí aktivní rentgenovou optiku . adaptiveoptics.org (březen 2005). Získáno 2. června 2011. Archivováno z originálu 11. března 2007.

Odkazy


  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie