Aktiivinen optiikka

Aktiivioptiikka on tekniikka, jota on käytetty heijastavien teleskooppien luomisessa 1980-luvulta lähtien [1] , jonka avulla kaukoputken peilin muotoa voidaan muuttaa ulkoisten vaikutusten (tuuli, lämpötila, mekaaninen rasitus) aiheuttamien muodonmuutosten eliminoimiseksi. Ilman aktiivista optiikkaa olisi mahdotonta luoda 8 metrin tai suurempia teleskooppeja.

Tätä tekniikkaa käytetään monissa kaukoputkissa, mukaan lukien Northern Optical Telescope [2] , New Technology Telescope , Telescopio Nazionale Galileo ja Keck kaukoputket sekä suuret teleskoopit, jotka on rakennettu 1990-luvun puolivälistä lähtien.

Aktiivista optiikkatekniikkaa ei pidä sekoittaa adaptiiviseen optiikkateknologioihin : jälkimmäistä käytetään pienemmillä aikaskaaloilla ja se mahdollistaa ilmakehän vaikutuksen korjaamisen.

Tähtitiedessä

Useimmat nykyaikaiset teleskoopit ovat heijastimia, joissa on erittäin suuri pääpeili. Historiallisista syistä pääpeilit tehtiin melko paksuiksi, jotta ne voisivat säilyttää oikean pintamuodon tuulen vaikutuksesta ja peilin omasta painosta huolimatta. Siksi peilin suurin halkaisija oli 5-6 metrin rajoitus (katso Palomarin observatorion Hale-teleskooppi ).

Uuden sukupolven teleskooppeja, jotka on rakennettu 1980-luvulta lähtien, on ohuet ja kevyet peilit. Peilit ovat liian ohuita pitämään muotonsa sellaisenaan, joten peilin takaosaan on kiinnitetty joukko toimilaitteita . Toimilaitteet vaikuttavat eri voimalla peilin eri osiin, mikä mahdollistaa peilipinnan oikean muodon säilymisen, kun sen sijainti avaruudessa muuttuu. Teleskooppipeili voidaan myös muodostaa useista segmenteistä, mikä eliminoi suuren monoliittisen peilin suureen painoon liittyvän ongelman.

Toimilaitteiden, kuvanlaadun ilmaisimien ja tietokoneen, joka ohjaa toimilaitteita parhaan mahdollisen kuvan tuottamiseksi, yhdistelmää kutsutaan aktiiviseksi optiikkajärjestelmäksi.

Aktiivioptiikan käsite tarkoittaa, että järjestelmä säilyttää peilin (yleensä ensisijaisen) optimaalisen muodon ja kompensoi tuulen, peilin taipumisen, lämpölaajenemisen ja kaukoputken akselien muodonmuutoksen aiheuttamia vääristymiä. Aktiivinen optiikkajärjestelmä kompensoi hitaasti (sekuntien luokkaa olevilla aika-asteikoilla) vaihtuvia vääristymiä.

Vertailu adaptiiviseen optiikkaan

Aktiivista optiikkaa ei pidä sekoittaa adaptiiviseen optiikkaan, jota käytetään lyhyemmillä aikaväleillä kompensoimaan ilmakehän vaikutusta kuvanlaatuun. Aktiivioptiikan kompensoimat efektit (lämpötila, painovoima) muuttuvat hitaammin (taajuus on noin 1 Hz) ja niillä on suurempi vääristymän amplitudi. Mukautuva optiikka korjaa ilmakehän vääristymiä jopa 100–1000 Hz:n taajuuksilla ( Greenwood-taajuus , [4] riippuu aallonpituudesta ja sääolosuhteista). Nämä korjaukset tulisi tehdä suuremmalla taajuudella, mutta niillä on pienempi amplitudi. Adaptiiviset optiikkajärjestelmät käyttävät siksi pienempiä korjauspeilejä, jotka ovat erillisiä peilejä, eivät välttämättä valon reitillä kaukoputkessa, mutta voivat olla toissijaisia ​​peilejä, [5] [6] kolmas tai neljäs. [7] .

Muut käyttötarkoitukset

Monimutkaisia ​​laserjärjestelmiä ja interferometrejä voidaan myös stabiloida vastaavalla tekniikalla.

Pieni osa säteistä häviää, kun ne kulkevat ohjauspeilien läpi; erikoisdiodeja käytetään lasersäteen paikan mittaamiseen ja sen suunnan mittaamiseen (polttotasossa linssin takana). Järjestelmästä voidaan tehdä vähemmän herkkä melulle PID-säätimellä . Pulssilasereissa ohjaimen on oltava suhteessa toistotaajuuteen. Jatkuvaa sädettä voidaan käyttää 10 kHz:n leveiden stabilointikaistojen aikaansaamiseen (värähtelyä, ilman turbulenssia, akustista kohinaa vastaan) matalan toistonopeuden lasereille.

Joissakin tapauksissa Fabry-Perot-interferometriä on muutettava käytettäväksi tietyllä aallonpituudella. Heijastunut valo erotetaan Faradayn efektipolarisaatiotason kiertolaitteen ja polarisaattorin avulla . Pienet muutokset akusto-optisen modulaattorin tuottaman tulevan säteilyn aallonpituudessa tai häiriö johonkin tulevaan säteilyyn antavat tietoa siitä, onko interferometri liian pitkä vai liian lyhyt.

Pitkät optiset ontelot ovat erittäin herkkiä peilien kohdistukselle. Voit käyttää ohjausjärjestelmää tehokkuuden parantamiseksi. Yksi ohjausvaihtoehdoista on yhden peilin pienten kiertojen toteuttaminen laitteen päässä. Jos pyöriminen tapahtuu optimaalisen asennon läheisyydessä, tehonvaihteluita ei havaita.

Röntgenalueen aktiivinen optiikka käyttää muotoaan muuttavia vinotulopeilejä. [kahdeksan]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Hardy, John W. Aktiivinen optiikka: Uusi tekniikka valon hallintaan  (englanniksi)  : Journal. - 1977. - Kesäkuu ( Vide. Proceedings of IEEE ). - s. 110 . - . Arkistoitu alkuperäisestä 22. joulukuuta 2015.
  2. ↑ Andersen, T.; Andersen, T.; Larsen, OB; Omistaja-Petersen, M.; Steenberg, K. (huhtikuu 1992). Ulrich, Marie-Helene, toim. Aktiivioptiikka pohjoismaisessa optisessa teleskoopissa . ESO:n konferenssi- ja työpajamateriaali. Teleskooppi- ja instrumentointiteknologioiden edistyminen. s. 311-314. Bibcode : 1992ESOC...42..311A .
  3. ↑ ESO Awards -sopimus E-ELT:n mukautuvasta peilisuunnittelusta . Arkistoitu alkuperäisestä 6. elokuuta 2020. Haettu 25. toukokuuta 2012.
  4. ↑ Greenwood, Darryl P. Mukautuvan optiikan kaistanleveysspesifikaatio //  Journal of the Optical Society of America   : päiväkirja. - 1977. - maaliskuu ( osa 67 , nro 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. Mukautuvat toissijaiset peilit suureen kiikarin teleskooppiin  (englanniksi)  // Proceedings of the SPIE  : Journal. - SPIE, 2003. - Helmikuu ( vol. Adaptive Optical System Technologies II ). - s. 721-732 . - doi : 10.1117/12.458961 . - . Arkistoitu alkuperäisestä 23. elokuuta 2011.
  6. ↑ Salinari, P.; Del Vecchio, C.; Biliotti, V. (elokuu 1994). Tutkimus mukautuvasta toissijaisesta peilistä . ESO:n konferenssi- ja työpajamateriaali. Aktiivinen ja adaptiivinen optiikka. Garching, Saksa: ESO. s. 247-253. Bibcode : 1994ESOC...48..247S .
  7. ↑ Crepy, B.; et ai. (kesäkuu 2009). Mukautuva M4-yksikkö E-ELT:lle . Ensimmäinen AO4ELT-konferenssi – Mukautuva optiikka äärimmäisen suurille teleskoopeille Proceedings. Paris, Ranska: EDP Sciences. Bibcode : 2010aoel.confE6001C . doi : 10.1051/ ao4elt /201006001 .
  8. ↑ Tutkimuskumppanuus edistää X-ray Active Opticsia . adaptiveoptics.org (maaliskuu 2005). Haettu 2. kesäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2007.

Linkit


  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat