Активная оптика - это технология, используемая в отражающих телескопах, разработанных в 1980-х годах [1], которая активно формирует зеркала телескопа 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, оптический телескоп Nordic , [2] Новая технология телескопа , то телескоп им Nazionale Galileo и телескопы Кека , а также все крупнейшие телескопы , построенные с середины 1990-х годов.
Активную оптику не следует путать с адаптивной оптикой , которая работает в более короткие сроки и корректирует атмосферные искажения.
В астрономии
Большинство современных телескопов - это рефлекторы, основным элементом которых является очень большое 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 ограничивает их диаметр максимума до 5 или 6 метров (200 или 230 дюймов), таких как Паломар обсерватория «ы Hale телескоп .
В телескопах нового поколения, выпускаемых с 1980-х годов, вместо них используются тонкие и легкие зеркала. Они слишком тонкие, чтобы жестко поддерживать правильную форму, поэтому к задней стороне зеркала прикреплен ряд приводов . 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, возникающего при использовании больших монолитных зеркал.
Комбинация исполнительных механизмов, детектора качества изображения и компьютера для управления исполнительными механизмами для получения наилучшего возможного изображения называется активной оптикой .
Название « активная оптика» означает, что система поддерживает зеркало (обычно первичное) в оптимальной форме против воздействия окружающей среды, такого как ветер, провисание, тепловое расширение и деформация оси телескопа. Активная оптика компенсирует искажающие силы, которые изменяются относительно медленно, примерно в течение нескольких секунд. Поэтому телескоп активно до сих пор в своей оптимальной форме.
Сравнение с адаптивной оптикой
Активную оптику не следует путать с адаптивной оптикой , которая работает в гораздо более коротком масштабе времени, чтобы компенсировать атмосферные эффекты, а не деформацию зеркала. Влияния, которые компенсирует активная оптика (температура, сила тяжести), по своей сути медленнее (1 Гц) и имеют большую амплитуду аберрации. Адаптивная оптика, с другой стороны, корректирует атмосферные искажения, которые влияют на изображение на частоте 100–1000 Гц ( частота Гринвуда , [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 корректирующие зеркала меньшего размера . Раньше это было отдельное зеркало, не интегрированное в световой путь телескопа, но в настоящее время это может быть второе , [5] [6] третье или четвертое [7] зеркало в телескопе.
Другие приложения
Также можно активно стабилизировать сложные лазерные установки и интерферометры.
Небольшая часть луча проходит 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-регулятора . 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 необходимо регулировать по длине, чтобы пропускать заданную длину волны. Следовательно, отраженный свет извлекается с помощью вращателя Фарадея и поляризатора . Небольшие изменения длины падающей волны, генерируемые акустооптическим модулятором, или интерференция части входящего излучения дают информацию о том, слишком ли длинный или слишком короткий Fabry Perot.
Длинные оптические резонаторы очень чувствительны к юстировке зеркал. Схема управления может использоваться для пиковой мощности. Одна из возможностей - выполнять небольшие повороты с помощью одного торцевого зеркала. Если это вращение примерно в оптимальном положении, колебаний мощности не происходит. Любые колебания наведения луча можно устранить с помощью упомянутого выше механизма управления лучом.
Рентгеновская активная оптика, использующая активно деформируемые зеркала скользящего падения, также изучается. [8]
Смотрите также
- Адаптивная оптика - более быстрая технология для меньших аберраций.
- Телескоп
- Активная поверхность - аналогичная технология для радиотелескопов.
- Список частей и конструкции телескопа
Рекомендации
- ↑ Харди, Джон У. (июнь 1977 г.). «Активная оптика: новая технология управления светом» . IEEE Proceedings . Труды IEEE. 66 : 110. Bibcode : 1978IEEEP..66..651H . Архивировано из оригинала на 2015-12-22 . Проверено 1 июня 2011 .
- ^ Андерсен, Т .; Андерсен, Т .; Ларсен, OB; 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 .
- ^ «ESO Awards Contract for E-ELT Adaptive Mirror Design Study» . Анонсы ESO . Проверено 25 мая 2012 года .
- ^ 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 . DOI : 10.1364 / JOSA.67.000390 .
- ^ 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 ШПИ . Технологии адаптивных оптических систем II. 4839 : 721–732. Bibcode : 2003SPIE.4839..721R . CiteSeerX 10.1.1.70.8438 . DOI : 10.1117 / 12.458961 . Архивировано из оригинального (PDF) 23 августа 2011 года.
- ^ 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 .
- ^ 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 . DOI : 10.1051 / ao4elt / 201006001 .
- ^ «Научное партнерство по развитию рентгеновской активной оптики» . adaptiveoptics.org . Март 2005. Архивировано из оригинала на 11 марта 2007 года . Проверено 2 июня 2011 года . Альтернативный URL
Внешние ссылки
- Введение в активную и адаптивную оптику (сайт Европейской южной обсерватории )
- Активная оптика на ESO's NTT .
- Активная оптика в Gran Telescopio Canarias .