Том 39, номер 10, статья № 11

Аннотация:

В современных адаптивных оптических системах (АОС), применяемых в астрофизических приложениях с целью минимизации влияния атмосферной турбулентности, для коррекции фазовых искажений используются датчики волнового фронта (ДВФ) и деформируемые зеркала (ДЗ). Для математического описания и компьютерного моделирования этих элементов созданы соответствующие методы и алгоритмы, имеющие достаточно строгое обоснование. Однако проблема сопряжения этих элементов и оптимизация связки «датчик волнового фронта – деформируемое зеркало» до сих пор не формализована и решается эмпирически на этапе проектирования для каждой конкретной конфигурации АОС. В настоящей статье представлены результаты разработки и испытаний процедуры согласования корректора ВФ в виде непрерывного ДЗ с гексагональной геометрией приводов и ДВФ типа Шэка–Гартмана с прямоугольной геометрией субапертур. Проведено экспериментальное тестирование алгоритмы управления ДЗ в лабораторных условиях на действующем макете АОС с использованием ДВФ корреляционного типа, а также натурные испытания АОС на большом солнечном вакуумном телескопе Байкальской астрофизической обсерватории, доказавшие ее эффективность.

Ключевые слова:

атмосферная турбулентность, адаптивная оптическая система, датчик волнового фронта, деформируемое зеркало

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Gu N.T., Chen H., Tang A., Fan X., Quintero Noda C., Xiao Y., Zhong L., Wu X., Zhang Z., Yang Y., Yi Z., Wu X., Huang L., Rao C. Embedded solar adaptive optics telescope: Achieving compact integration for high efficiency solar observations // Opt. Electron. Adv. 2025. V. 8, N 5. P. 250025. DOI: 10.29026/oea.2025.250025.
2. Berkefeld N., Schmidt D., Soltau D., Heidecke F., Fischer A. The adaptive optics system of the 1.5 m GREGOR solar telescope – four years of operation // Proc. SPIE. 2016. V. 9909. P. 1–7. DOI: 10.1117/12.2232604.
3. Боршевников А.М., Дементьев Д.А., Леонов Е.В., Ляхов Д.М., Сохарева Г.Н., Черных А.В., Шанин Ю.И., Щипалкин В.И. Управление адаптивной оптической системой с деформируемыми зеркалами низкого и высокого пространственных разрешений // Автометрия. 2018. Т. 54, № 3. С. 119–125.
4. Tesch J., Gibson S. Optimal and adaptive control of aero-optical wavefronts for adaptive optics // J. Opt. Soc. Am. 2012. V. 29, N 8. P. 1625–1638. DOI: 10.1364/JOSAA.29.001625.
5. Gu B., Zhang Yu. Adaptive optics wavefront correction using a damped transpose matrix of the influence function // Photon. Res. 2022. V. 10. P. 1777–1786. DOI: 10.1364/PRJ.452364.
6. Лукин В.П., Коняев П.А., Борзилов А.Г., Соин Е.Л. Адаптивная система стабилизации и формирования изображения для крупноапертурного солнечного телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 3. С. 207–217. DOI: 10.15372/AOO20210307; Lukin V.P., Konyaev P.A., Borzilov A.G., Soin E.L. Adaptive imaging and stabilization system for a large-aperture solar telescope // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 3. P. 240–249.
7. Dubra A. Wavefront sensor and wavefront corrector matching in adaptive optics // Opt. Express. 2007. V. 15. P. 2762–2769. DOI: 10.1364/OE.15.002762.
8. Huang J., Yao L., Wu S., Wang G. Wavefront Reconstruction of Shack–Hartmann with Under-Sampling of Sub-Apertures // Photonics. 2023. V. 10. DOI: 10.3390/photonics10010065.
9. Коняев П.А. Корреляционный алгоритм для адаптивной оптической системы солнечного телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 10. С. 889–893. DOI: 10.15372/AOO20241012.
10. Noll R. Zernike polynomials and atmospheric turbulence // J. Opt. Soc. Am. 1976. N 66. P. 207–211. DOI: 10.1364/JOSA.66.0002076.