Адаптивная оптика

Адаптивная оптика - техника управления световым пучком в пространстве. Современное направление в прикладной оптике, связанное с необходимостью учёта и коррекции изменений пучков света, прежде всего в воздушной среде.

Адаптивная оптика занимается разработкой оптических систем, позволяющих в процессе работы управлять в пространстве формой распространяющегося электромагнитного волнового фронта. Как правило распространяющийся волновой фронт под воздействием атмосферной турбулентности вызывает искажения фронта волны. Коррекцией и компенсацией этих случайных возмущений и искажений, а также повышением разрешающей способности оптической системы для компенсации случайных возмущений и соответственно повышения уровня разрешения наблюдательных приборов, уровня концентрации излучения на приемнике или мишени занимается адаптивная оптическая система.

История

С 1950-х гг. адаптивная оптика начала интенсивно развиваться, с основной задачей компенсации искажений фронта, вызванных атмосферной турбулентностью и вызывающих интерференцию, наложение волн, которые и вызывают основное ограничение на разрешающую способность наземных телескопов. С появлением орбитальных телескопов и мощных лазерных излучателей эти проблемы оказались связанными с другими видами помех. Например, поведением самих космических аппаратов: наличием вибраций, ускорений, градиентом гравитации и др.

Источники искажений в оптике

• Турбулентность и иные флуктуации плотности среды;
• Воздействие мощных потоков света (например, Лазерные лучи) на коэффициент преломления среды.

Адаптивные оптические системы

Адаптивные оптические системы классифицируются по порядку волновых аберраций оптических систем, которые они способны компенсировать. Это выражается степенью полинома, при помощи которого определяется фазовая поправка по сечению пучка:

• Простейшие системы 1-го и 2-го порядка. Они изменяют общий наклон волнового фронта и его кривизну простым перемещением отдельных оптических элементов фиксированной формы.

• Системы более высокого порядка. В качестве корректирующих элементов вначале использовались зеркала, разбитые на определённое число независимо перемещаемых сегментов. Но они вытесняются гибкими («мембранными») зеркалами, изменением формы поверхности которых управляют встроенные системы с изгибающими моментами внутри самого зеркала, или при помощи действия сил со стороны самой несущей конструкции.

Также часто используются небольшие деформируемые зеркала с пьезоэлектрическими приводами, устанавливаемые на участках оптической системы с умеренными размерами сечения светового пучка, которые расположены вблизи от фокальной плоскости объектива телескопа и др.

См. также

• Обращение волнового фронта
• Полином

Литература

• Тараненко В.Г., Шанин О.И. Адаптивная оптика, М., 1990