Optică activă

Optica activă este o tehnologie folosită în crearea telescoapelor reflectorizante încă din anii 1980 [1] , care permite modificarea formei oglinzii telescopului pentru a elimina deformațiile datorate influențelor externe (vânt, temperatură, solicitări mecanice). Fără utilizarea opticii active, ar fi imposibil să se creeze telescoape de 8 metri și mai mari.

Această tehnologie este utilizată pe multe telescoape, inclusiv pe telescoapele Northern Optical Telescope [2] , New Technology Telescope , Telescopio Nazionale Galileo și telescoapele Keck , precum și telescoape mari construite de la mijlocul anilor 1990.

Tehnologiile optice active nu trebuie confundate cu tehnologiile optice adaptive : acestea din urmă sunt aplicate pe scări de timp mai mici și permit corecții pentru influența atmosferei.

În astronomie

Majoritatea telescoapelor moderne sunt reflectoare cu o oglindă primară foarte mare. Din motive istorice, oglinzile principale au fost realizate destul de groase, astfel încât să poată menține forma corectă a suprafeței în ciuda influenței vântului și a greutății proprii a oglinzii. Prin urmare, a existat o limitare a diametrului maxim al oglinzii, egal cu 5-6 metri (vezi telescopul Hale de la Observatorul Palomar ).

O nouă generație de telescoape construite începând cu anii 1980 are oglinzi subțiri și ușoare. Oglinzile sunt prea subțiri pentru a-și menține forma singure, așa că o serie de dispozitive de acționare este atașată la spatele oglinzii . Dispozitivele de acționare acționează cu forțe diferite asupra diferitelor părți ale oglinzii, permițând menținerea formei corecte a suprafeței oglinzii atunci când poziția acesteia în spațiu se schimbă. Oglinda telescopului poate fi formată și din mai multe segmente, ceea ce elimină problema asociată cu greutatea mare a unei oglinzi mari monolitice.

Combinația de actuatoare, detectoare de calitate a imaginii și un computer care controlează actuatoarele pentru a produce cea mai bună imagine posibilă se numește sistem optic activ.

Conceptul de optică activă înseamnă că sistemul menține forma optimă a oglinzii (de obicei cea primară), compensând distorsiunile cauzate de vânt, îndoirea oglinzii, dilatarea termică și deformarea axelor telescopului. Sistemul optic activ compensează distorsiunile în schimbare lentă (pe scări de timp de ordinul secundelor).

Comparație cu optica adaptivă

Optica activă nu trebuie confundată cu optica adaptivă, care se aplică la intervale de timp mai scurte pentru a compensa influența atmosferei asupra calității imaginii. Efectele compensate de optica activă (temperatura, gravitația) se modifică mai lent (frecvența este de aproximativ 1 Hz) și au o amplitudine mai mare de distorsiune. Optica adaptivă corectează distorsiunile atmosferice cu frecvențe de până la 100–1000 Hz ( frecvența Greenwood , [4] în funcție de lungimea de undă și de condițiile meteorologice). Aceste corecții ar trebui făcute cu o frecvență mai mare, dar au o amplitudine mai mică. Sistemele de optică adaptivă folosesc așadar oglinzi de corecție mai mici, care sunt oglinzi separate, nu neapărat pe calea luminii în telescop, dar pot fi oglinzi secundare, [5] [6] a treia sau a patra. [7] .

Alte utilizări

Sistemele laser complexe și interferometrele pot fi, de asemenea, stabilizate folosind o tehnologie similară.

O mică parte din raze se pierde la trecerea prin oglinzile de ghidare; diode speciale sunt folosite pentru a măsura poziția razei laser și pentru a măsura direcția acestuia (în planul focal din spatele lentilei). Sistemul poate fi mai puțin sensibil la zgomot cu un controler PID . Pentru laserele cu impulsuri, controlerul trebuie să fie legat de rata de repetiție. Un fascicul continuu poate fi utilizat pentru a oferi benzi de stabilizare largi de 10 kHz (împotriva vibrațiilor, turbulențelor aerului, zgomotului acustic) pentru lasere cu rată de repetiție scăzută.

În unele cazuri, interferometrul Fabry-Perot trebuie modificat pentru a fi utilizat la o anumită lungime de undă. Lumina reflectată este extrasă folosind un dispozitiv de rotație a planului de polarizare cu efect Faraday și un polarizator . Micile modificări ale lungimii de undă a radiației incidente produse de modulatorul acusto-optic sau interferența cu o parte din radiația incidentă oferă informații despre dacă interferometrul este prea lung sau prea scurt.

Cavitățile optice lungi sunt foarte sensibile la alinierea oglinzii. Puteți utiliza o schemă de control pentru a îmbunătăți eficiența. Una dintre opțiunile de control este implementarea unor mici rotații ale uneia dintre oglinzi la capătul dispozitivului. Dacă rotația are loc în vecinătatea poziției optime, nu se observă fluctuații de putere.

Optica activă în gama de raze X utilizează oglinzi deformabile cu incidență oblică. [opt]

Vezi și

Note

  1. ↑ Hardy, John W. Optica activă: O nouă tehnologie pentru controlul luminii  (engleză)  : jurnal. - 1977. - Iunie ( vol. Proceedings of the IEEE ). - P. 110 . - Cod . Arhivat din original pe 22 decembrie 2015.
  2. ↑ Andersen, T.; Andersen, T.; Larsen, OB; Proprietar-Petersen, M.; Steenberg, K. (aprilie 1992). Ulrich, Marie-Helene, ed. Optica activă pe telescopul optic nordic . Conferința ESO și lucrările atelierului. Progrese în tehnologiile de instrumentare și telescop. pp. 311-314. Cod biblic : 1992ESOC ...42..311A .
  3. ↑ ESO Awards Contract for E-ELT Adaptive Mirror Design Study . Arhivat din original pe 6 august 2020. Preluat la 25 mai 2012.
  4. ↑ Greenwood, Darryl P. Specificația lățimii de bandă pentru sisteme optice adaptive //  ​​Journal of the Optical Society of America   : jurnal. - 1977. - Martie ( vol. 67 , nr. 3 ). - P. 390-303 . - doi : 10.1364/JOSA.67.000390 . - .
  5. ↑ Riccardi, Armando; Brusa, Guido; Salinari, Piero; Gallieni, Daniele; Biasi, Roberto; Andrighettoni, Mario; Martin, Hubert M. Adaptive secondary mirrors for the Large Binocular Telescope  (engleză)  // Proceedings of the SPIE  : journal. - SPIE, 2003. - Februarie ( vol. Adaptive Optical System Technologies II ). - P. 721-732 . - doi : 10.1117/12.458961 . - Cod . Arhivat din original pe 23 august 2011.
  6. ↑ Salinari, P.; Del Vecchio, C.; Biliotti, V. (august 1994). Un studiu al unei oglinzi secundare adaptive . Conferința ESO și lucrările atelierului. Optică activă și adaptivă. Garching, Germania: ESO. pp. 247-253. Bibcode : 1994ESOC...48..247S .
  7. ↑ Crepy, B.; et al. (iunie 2009). Unitatea adaptivă M4 pentru E-ELT . Prima conferință AO4ELT – Procesele de optică adaptativă pentru telescoape extrem de mari. Paris, Franța: EDP Sciences. Cod biblic : 2010aoel.confE6001C . doi : 10.1051/ ao4elt /201006001 .
  8. ↑ Parteneriatul de cercetare avansează optica activă cu raze X. adaptiveoptics.org (martie 2005). Consultat la 2 iunie 2011. Arhivat din original pe 11 martie 2007.

Link -uri


  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii