Vol. 30, issue 10, article # 13

Lavrinov V.V. Dynamic control of adaptive optics correction of turbulent distortions in laser beams. // Optika Atmosfery i Okeana. 2017. V. 30. No. 10. P. 893–901 [in Russian].
Copy the reference to clipboard
Abstract:

It is shown that the efficiency of adaptive correction of turbulent distortions of laser radiation increases if the correcting mirror is controlled via an algorithm synthesized on the basis of prediction of Shack–Hartmann wavefront sensor measurements. The use of the predictive control algorithm makes it possible to minimize the error that associated with the time delay of the system. The prediction of the surface reproduced by the mirror is performed on the basis of an analysis of phase fluctuations in time.

Keywords:

Shack–Hartmann wavefront sensor, turbulence parameters, wind speed, control algorithm

References:

  1. Lukin V.P. Dinamicheskie harakteristiki adaptivnyh opticheskih sistem // Optika atmosf. i okeana. 2010. V. 23, N 11. P. 1027–1035.
  2. Antoshkin L.V., Lavrinov V.V., Lavrinova L.N., Lukin V.P., Tuev M.V. Osobennosti operezhajushhej korrekcii turbulentnyh iskazhenij po izmerenijam datchika Shjeka–Gartmana // Optika atmosf. i okeana. 2010. V. 23, N 11. P. 1042–1047; Аntoshkin L.V., Lаvrinov V.V., Lаvrinovа L.N., Lukin V.P., Тuev М.V. Peculiarities of forestalling correction of the turbulent distortions according to measurements of the Shack–Hartmann sensor // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 3. P. 313–318.
  3. Kalman R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // J. Basic Eng. 1960. V. 82, N 1. P. 35–45.
  4. Gavel D.T., Wiberg D. Towards Strehl-optimizing adaptive optics controllers // Proc. SPIE. 2003. V. 4839. P. 890–901.
  5. Petit C., Conan J.-M., Kulcsar C., Raynaud H.-F., Fusco T., Montri J., Rabaud D. First laboratory demonstration of closed-loop Kalman based optimal control for vibration filtering and simplified MCAO // Proc. SPIE. 2006. V. 6272. P. 62721T.
  6. Johnson L.C., Gavel D.T., Wiberg D.M. Bulk wind estimation and prediction for adaptive optics control systems // J. Opt. Soc. Am. A. 2011. V. 28, N 8. P. 1566–1577.
  7. Venediktov V.Ju., Venediktov D.V., Gorelaja A.V., Dmitrieva A.D., Dmitriev D.I., Kudrjashov A.V., Lovchij I.L., Cvetkov A.D., Shalymov E.V., Sheldakova Ju.V., Shubenkova E.V. Issledovanie rasprostranenija i adaptivno-opticheskoj korrekcii lazernogo puchka na izolirovannoj ot vneshnego vozdejstvija atmosfernoj trasse // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 11. P. 942–948.
  8. Kiselev V.Ju., Berchenko E.A., Filatov A.S., Konjaev P.A., Lavrinova L.N., Lukin V.P. Imitator fazovyh iskazhenij volnovogo fronta // Fotonika. 2014. V. 46, N 4. P. 34–49.
  9. Bol'basova L.A., Lukin V.P. Analiticheskie modeli vysotnoj zavisimosti strukturnoj postojannoj pokazatelja prelomlenija turbulentnoj atmosfery dlja zadach adaptivnoj optiki // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 11. P. 918–933.
  10. Jagnjatinskij D.A., Ljahov D.M., Borshevnikov A.N., Fedoseev V.N. Algoritm upravlenija adaptivnoj opticheskoj sistemoj na osnove minimizacii radiusa fokal'nogo pjatna // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 11. P. 949–953; Yagnyatinskiy D.А., Lyakhоv D.М., Bоrshevnikоv А.N., Fеdоseyev V.N. A control algorithm for an adaptive optics system based on the focal spot radius minimization // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 198–202.
  11. Lavrinov V.V., Kopylov E.A., Lukin V.P. Razrabotka jeffektivnyh algoritmov upravlenija adaptivnymi opticheskimi sistemami dlja astronomicheskih priborov i lazernyh optojelektronnyh sistem // Sb. trudov V nauchno-tehnicheskoj konferencii OAO «GSKB ”Almaz-Antej“», Moskva, 25–27 september 2014 year M.: Almaz-Antej, 2014. P. 476–483.
  12. Antoshkin L.V., Lavrinov V.V., Lavrinova L.N. Chislennyj analiz jevoljucii fazovyh fluktuacij svetovogo polja na vhodnoj aperture adaptivnoj opticheskoj sistemy // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 11. P. 926–933.
  13. Toselli Introducing the concept of anisotropy of different scales for modeling optical turbulence // J. Opt. Soc. Am. A. 2014. V. 31, N 8. P. 1868–1875.
  14. Lukin V.P., Fortes B.V. Adaptivnoe formirovanie puchkov i izobrazhenij v atmosfere. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 1999. 211 p.
  15. Antoshkin L.V., Goleneva N.V., Lavrinov V.V., Lavrinova L.N. Metod vychislenija poperechnyh sostavljajushhih skorosti vetra na vhodnoj aperture adaptivnoj sistemy po izmerenijam datchika volnovogo fronta Shjeka–Gartmana // Avtometrija. 2015. V. 51, N 6. P. 63–69.
  16. Rukosuev A.L., Kudrjashov A.V., Lylova A.N., Samarkin V.V., Sheldakova Ju.V. Adaptivnaja opticheskaja sistema dlja korrekcii volnovogo fronta v real'nom vremeni // Optika atmosf. i okeana. 2015. V. 28, N 2. P. 189–195.
  17. Bogachev V.A., Garanin S.G., Starikov F.A., Shnjagin R.A. Raschetnoe modelirovanie adaptivnoj fazovoj korrekcii reguljarnyh, vihrevyh i nekogerentnyh mnogomodovyh lazernyh puchkov bez datchika volnovogo fronta // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 11. P. 934–941; Bоgаchev V.А., Gаrаnin S.G., Stаrikov F.А., Shnyagin R.А. Numerical simulation of sensorless adaptive phase correction of regular, vertical and incoherent multimode laser beams // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 191–197.
  18. Antoshkin L.V., Lavrinov V.V., Lavrinova L.N., Lukin V.P. Differencial'nyj metod v izmerenii parametrov turbulentnosti i skorosti vetra datchikom volnovogo fronta // Optika atmosf. i okeana. 2008. V. 21, N 1. P. 75–80.
  19. Lavrinov V.V., Lavrinova L.N., Tuev M.V. Chislennoe issledovanie algoritma vychislenija naprjazhenij, vypolnjajushhih upravlenie gibkim zerkalom, v zavisimosti ot predstavlenija informacii o volnovom fronte // Optika atmosf. i okeana. 2014. V. 27, N 10. P. 925–931.
  20. Лукин В.П., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Корольков В.П., Лавринова Л.Н., Насыров Р.К., Полещук А.Г., Черкашин В.В. Датчик Шэка–Гартмана на основе растра низкоапертурных внеосевых дифракционных линз // Автометрия. 2009. V. 45, N 2. P. 88–98.
  21. Kopylov E.A., Lukin V.P. Statisticheskie harakteristiki bimorfnogo zerkala DM2-100-31 i vozmozhnost' ego primenenija v adaptivnoj opticheskoj sheme Bol'shogo solnechnogo vakuumnogo teleskopa // Optika atmosf. i okeana. 2010. V. 23, N 12. P. 1111–1113.
  22. Sean Ross T. Limitations and applicability of the Maréchal approximation // Appl. Opt. 2009. V. 48, N 10. P. 1812–1818.

Back