Системи адаптивної оптики
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
°ми. Ці збурення мають, звичайно, значну постійну часу близько десятків і сотень секунд) і амплітуду, що значно перевищує довжину світлової хвилі. Збурення атмосферного походження мають характерні частоти нижче 100 Гц; їх амплітуда сильно залежить від довжини і характеру траси у вимірювальному плечі.
Системи стабілізації різниці довжин плечей входять як складова частина і в складніші вимірювальні системи. У інтерферометрі з автоматичною компенсацією кутів нахилу обєкту для підстроювання середньої фази використаний метод апертурного зондування. Опорному дзеркалу повідомлялися коливання з невеликою амплітудою на частоті, що становить приблизно 10кГц. При відхиленні різниці довжин плечей від оптимальної в спектрі фотоструму детекторів зявлялася друга гармоніка пробного сигналу, яка виділялася фільтром і синхронним детектором. Сигнал з виходу синхронного детектора поступав на вхід підсилювача, що формував сигнал управління приводом опорного дзеркала. Такий метод управління дозволяє легко розділити сигнали, що управляють, в різних каналах і забезпечити стійку підтримку необхідної різниці ходу. Система нечутлива до змін інтенсивності пучків, що інтерферують, і не вимагає ускладненої оптичної частини приладу. Посилення сигналу розузгодження на частоті дозволяє легше подавити перешкоди і здійснити активне регулювання посилення. Ці особливості є суттєвими перевагами системи стабілізації з пробним збуренням.
4. Системи фокусування випромінювання
Сучасні лазерні системи у принципі здатні передавати світлову енергію на великі відстані (на космічний корабель для організації, наприклад, оптичного звязку з ним) або фокусувати пучок в мікронну область при лазерній зварюванні або різке металу.
Практичні результати використання таких систем виявилися не настільки вражаючими, як теоретичні оцінки, дифракційні обмеження, що враховують лише. Головним злом зявилася атмосфера з її схильністю до непередбачуваних змін не тільки погоди, але і показника заломлення на трасі світлового пучка. Свій внесок вносять вібрація системи, теплові деформації дзеркал, недосконалість оптики і т.д. В результаті цілі досягає лише мала частка тієї, що випромінює енергій, а із-за розпливання пучка локальна щільність потужності виявляється неприпустимо малою. Найпростіший шлях поліпшити ситуацію підвищити потужність лазера. До недавнього часу так і поступали, вважаючи, що мета виправдовує засоби, витрачені при цьому на неминуче переважне нагрівання атмосфери. Проте і тут є межа. Нагріте в каналі пучка повітря формує дефокусіруючу лінзу, внаслідок чого потужність на мішені падає.
Інший шлях звязаний з використанням адаптивних систем фокусування. Що стосується економії енергії, то виграш може виявитися не таким великим. 69-канальна адаптивна система споживає потужність близько 40кВт, так що повітря як і раніше нагрівається, правда вже не в каналі пучка, а в лабораторії (і в цьому є свої переваги).
5. Фазова система спряження
Ідея методу фазового спряження була реалізована і випробувана в адаптивній системі Хеймса. У поставлених експериментах використовувався 40-ваттовий одномодовий генератор на вуглекислому газі, промінь якого за допомогою світлодільників розділяється на сім променів, промені проходили через фазовращателі на бреговских осередках з германію і прямували на нерухомі дзеркала, що формують діаграму спрямованості випромінювання. Бреговські осередки є акустооптичними модуляторами, які проводять зсув фази оптичного випромінювання, що проходить через них, при зміні миттєвої частоти акустичної хвилі. Фазообертателі працювали на акустичних частотах близько 18Мгц. При цьому зсув фази може досягати дуже великих значень () (мал.7).
Зсунуті по фазі пучки після розширення прямували на систему дзеркал, що формує випромінюючу хвилю. Взаємне розташування пучків могло мінятися, що дозволяло створювати різні конфігурації.
Хвиля, відбита від точкової мішені, проходила той же оптичний шлях, що і що випромінює. Для запобігання взаємним перешкодам при прийомі і передачі використовувалася селекція хвиль по поляризації. Фаза відбитої хвилі в кожному каналі вимірювалася за допомогою гетеродинної схеми
Після двократного проходження пучків через приймально-передавальний і гетродинний тракти, зсунуті по частоті на 4,5Мгц, хвилі інтерферують між собою в площині детектора. На фазовий детектор надходить також електричний сигнал, опорного каналу. Фазове розузгодження з опорним сигнал служить для управління генератором сигналів, повязаним з брегівськім осередком. Таким чином, в промінь, що йде, вноситься зсув фази, або, іншими словами, здійснюється оптичне фазове узгодження з опорним каналом.
Описана схема випробувана на атмосферних трасах 1,6-9,5км. Як імітатор цілі використовувався кутовий відбивач розміром близько 1см. Спостерігалася стійка адаптація, що супроводжується значним підвищенням потужності сигналу на імітаторі цілі. У смузі частот до 2кГц спостерігалася практично повна компенсація флуктуації інтенсивності на цілі.
6. Системи апертурного зондування
Для фокусування випромінювання лазера системи апертурного зондування набули широкого поширення. Особливістю цього класу систем являється наявність малих пробних рухів окремих субапертур коректора. Ці пробні рухи викликають малі зміни реєстрованого сигналу (критерію фокусування). Як правило, реєстру