Активная оптика - Active optics

Актуаторы активной оптики Gran Telescopio Canarias.

Активная оптика это технологии используется с отражающие телескопы разработан в 1980-х годах,[1] который активно формирует телескоп зеркала для предотвращения деформации из-за внешних воздействий, таких как ветер, температура, механическое напряжение. Без активной оптики создание телескопов 8-метрового класса невозможно, равно как и телескопы с сегментированными зеркалами.

Этот метод используется, среди прочего, Скандинавский оптический телескоп,[2] в Телескоп новой технологии, то Telescopio Nazionale Galileo и Телескопы Keck, а также все крупнейшие телескопы, построенные с середины 1990-х годов.

Активную оптику не следует путать с адаптивная оптика, который работает в более коротком масштабе времени и исправляет атмосферные искажения.

В астрономии

Прототип части системы адаптивной поддержки E-ELT.[3]

Большинство современных телескопов - это рефлекторы, первичный элемент будучи очень большим зеркало. Исторически сложилось так, что главные зеркала были довольно толстыми, чтобы поддерживать правильную форму поверхности, несмотря на силы, способные деформировать ее, такие как ветер и собственный вес зеркала. Это ограничило их максимальный диаметр до 5 или 6 метров (200 или 230 дюймов), например Паломарская обсерватория с Телескоп Хейла.

В телескопах нового поколения, выпускаемых с 1980-х годов, вместо них используются тонкие и легкие зеркала. Они слишком тонкие, чтобы сохранять правильную форму, поэтому множество приводы крепится к задней стороне зеркала. Приводы прикладывают переменные силы к корпусу зеркала для сохранения правильной формы отражающей поверхности при изменении положения. Телескоп также можно разделить на несколько зеркал меньшего размера, которые уменьшают провисание из-за веса, который возникает у больших монолитных зеркал.

Комбинация исполнительных механизмов, качество изображения детектор, а компьютер для управления исполнительными механизмами для получения наилучшего изображения называется активная оптика.

Название активный Оптика означает, что система поддерживает зеркало (обычно главное) в его оптимальной форме против воздействия окружающей среды, такого как ветер, провисание, тепловое расширение и деформация оси телескопа. Активная оптика компенсирует искажающие силы, которые меняются относительно медленно, примерно в течение нескольких секунд. Таким образом, телескоп активно все же в оптимальной форме.

Сравнение с адаптивной оптикой

Активную оптику не следует путать с адаптивная оптика, который работает в гораздо более коротком масштабе времени, чтобы компенсировать атмосферные эффекты, а не деформацию зеркала. Воздействия, которые компенсирует активная оптика (температура, сила тяжести), по своей природе медленнее (1 Гц) и имеют большую амплитуду аберрации. Адаптивная оптика, с другой стороны, исправляет атмосферный искажения, влияющие на изображение на частоте 100–1000 Гц ( Частота по Гринвуду,[4]в зависимости от длины волны и погодных условий). Эти поправки должны быть намного быстрее, но при этом иметь меньшую амплитуду. Из-за этого в адаптивной оптике используются меньшие корректирующие зеркала. Раньше это было отдельное зеркало, не интегрированное в световой путь телескопа, но в настоящее время это может быть второй,[5][6] третий или четвертый[7] зеркало в телескопе.

Другие приложения

Также можно активно стабилизировать сложные лазерные установки и интерферометры.

Небольшая часть луча просачивается через зеркала управления лучом, и четырехквадрантный диод используется для измерения положения лазерного луча, а другой в фокальной плоскости за линзой используется для измерения направления. Систему можно ускорить или сделать более устойчивой к помехам с помощью ПИД-регулятор. Для импульсных лазеров контроллер должен быть привязан к частоте следования. Непрерывный (неимпульсный) пилотный луч может использоваться для обеспечения стабилизации полосы пропускания до 10 кГц (против вибраций, турбулентности воздуха и акустического шума) для лазеров с низкой частотой повторения.

Иногда Интерферометры Фабри – Перо должны быть отрегулированы по длине, чтобы пропускать заданную длину волны. Следовательно, отраженный свет извлекается с помощью Ротатор Фарадея и поляризатор. Небольшие изменения длины падающей волны, вызванные акустооптический модулятор или же вмешательство с частью входящего излучения дает информацию о том, слишком ли длинный или слишком короткий Fabry Perot.

Длинная оптические резонаторы очень чувствительны к зеркальному выравниванию. Схема управления может использоваться для пиковой мощности. Одна из возможностей - выполнять небольшие повороты одним торцевым зеркалом. Если это вращение примерно в оптимальном положении, колебаний мощности не происходит. Любые колебания наведения луча можно устранить с помощью упомянутого выше механизма управления лучом.

рентгеновский снимок активная оптика, использующая активно деформируемые зеркала скользящего падения, также исследуется.[8]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Харди, Джон В. (июнь 1977 г.). «Активная оптика: новая технология управления светом». IEEE Proceedings. Труды IEEE. 66: 110. Bibcode:1978IEEEP..66..651H. Архивировано из оригинал на 2015-12-22. Получено 2011-06-01.
  2. ^ Андерсен, Т .; Андерсен, Т .; Ларсен, О. Б .; Владелец-Петерсен, М .; Стинберг, К. (апрель 1992 г.). Ульрих, Мария-Элен (ред.). Активная оптика на Северном оптическом телескопе. Материалы конференций и семинаров ESO. Прогресс в телескопической и приборной технике. С. 311–314. Bibcode:1992ESOC ... 42..311A.
  3. ^ «ESO Awards Contract for E-ELT Adaptive Mirror Design Study». Объявления ESO. Получено 25 мая 2012.
  4. ^ Гринвуд, Дэррил П. (март 1977 г.). «Спецификация полосы пропускания для систем адаптивной оптики» (PDF). Журнал Оптического общества Америки. 67 (3): 390–393. Bibcode:1977JOSA ... 67..390G. Дои:10.1364 / JOSA.67.000390.
  5. ^ Риккарди, Армандо; Бруса, Гвидо; Салинари, Пьеро; Галлиени, Даниэле; Биази, Роберто; Андригеттони, Марио; Мартин, Хуберт М (февраль 2003 г.). «Адаптивные вторичные зеркала для Большого бинокулярного телескопа» (PDF). Труды SPIE. Технологии адаптивных оптических систем II. 4839: 721–732. Bibcode:2003SPIE.4839..721R. CiteSeerX  10.1.1.70.8438. Дои:10.1117/12.458961. Архивировано из оригинал (PDF) на 23.08.2011.
  6. ^ Salinari, P .; Del Vecchio, C .; Билиотти, В. (август 1994 г.). Исследование адаптивного вторичного зеркала. Материалы конференций и семинаров ESO. Активная и адаптивная оптика. Гархинг, Германия: ESO. С. 247–253. Bibcode:1994ESOC ... 48..247S.
  7. ^ Crépy, B .; и другие. (Июнь 2009 г.). Адаптивный блок M4 для E-ELT. 1-я конференция AO4ELT - Адаптивная оптика для сверхбольших телескопов. Труды. Париж, Франция: EDP Sciences. Bibcode:2010aoel.confE6001C. Дои:10.1051 / ao4elt / 201006001.
  8. ^ «Научное партнерство по развитию рентгеновской активной оптики». adaptiveoptics.org. Март 2005. Архивировано с оригинал 11 марта 2007 г.. Получено 2 июн 2011. Альтернативный URL

внешняя ссылка