Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Автометрия

2012 год, номер 2

1.
ВЫБОР БАЗОВЫХ ПАРАМЕТРОВ АДАПТИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В. П. Лукин
Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН
lukin@iao.ru
Ключевые слова: адаптивная оптика, атмосферная турбулентность, лазерная система, телескоп, когерентность
Страницы: 3-11

Аннотация >>
Рассматривается один из вариантов подхода к определению минимального набора параметров адаптивной системы, работающей в целях минимизации искажений, возникающих в современных оптико-электронных системах. В качестве основного искажающего воздействия принимается атмосферная турбулентность, которая является одним из наиболее серьёзных ограничений, возникающих при формировании оптического излучения в атмосфере. Предложены следующие базовые параметры системы: число степеней свободы, требуемая полоса частот (динамическая характеристика), ограничение на спектральные характеристики, а также определены некоторые параметры опорного источника (размер, положение, свойства). Результаты анализа получены в виде аналитических функций, что позволяет осуществить расчёты параметров адаптивной системы, применимой к широкому классу сценариев использования оптико-электронных систем в атмосфере.


2.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АДАПТИВНОЙ ОПТИКИ ДЛЯ АТМОСФЕРНЫХ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ

П. А. Коняев
Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН
peter@iao.ru
Ключевые слова: адаптивная оптика, лазерные системы, турбулентная атмосфера, компьютерное моделирование, параллельные алгоритмы
Страницы: 12-19

Аннотация >>
На основе современных технологий параллельного программирования создано программное обеспечение для компьютерного исследования алгоритмов и схем адаптивной оптики в атмосферных лазерных приложениях. Модель адаптивной оптической системы (АОС) включает в себя: геометрии излучающей апертуры и трассы распространения пучка; вертикальные профили параметров атмосферы; параллельный алгоритм расщепления с фурье-преобразованием для решения уравнений дифракции и распространения волн; динамическую модель «замороженной» атмосферной турбулентности с большим диапазоном масштабов; модели датчика волнового фронта и управляемого деформируемого зеркала. В качестве вычислительного устройства использовался стандартный настольный системный блок, содержащий 6-ядерный 12-потоковый процессор Intel® Core™ i7-970 с максимальной частотой 3,5 ГГц и графический ускоритель NVIDIA® GeForce GTX 580, имеющий 512 универсальных процессоров, работающих на частоте 1,5 ГГц. Представлены результаты моделирования АОС для формирования изображения и фокусировки лазерных пучков в целях оценки эффективности адаптивной оптики на атмосферных трассах.


3.
ТОНКИЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ГОЛОГРАММЫ С АСИММЕТРИЧНЫМ ПРОФИЛЕМ ШТРИХА РЕШЁТКИ

В. Ю. Венедиктов
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)»
vlad.venediktov@mail.ru
Ключевые слова: жидкий кристалл, пространственный модулятор света, динамическая голография
Страницы: 20-29

Аннотация >>
Представлены результаты исследования и сопоставления схем записи динамических голографических решёток в жидкокристаллическом пространственном модуляторе света, обеспечивающих асимметризацию профиля решётки и тем самым существенное повышение её дифракционной эффективности. Рассмотрены три подхода: цифровой, аналоговый и самоасимметризация профиля за счёт вторичного поля, наведённого в объёме нематика. Показано, что первые два способа осуществляют запись решёток с малой пространственной частотой (единицы лин./мм) с примерно одинаковой степенью асимметризации (потенциальная величина дифракционной эффективности в первый порядок 70-75 %), а третий обеспечивает запись решёток со значительно более высокой пространственной частотой (сотни лин./мм), но с меньшей эффективностью (около 50 %).


4.
ФАЗОВАЯ КОРРЕКЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ АДАПТИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В РФЯЦ-ВНИИЭФ

С. Г. Гаранин, А. Н. Маначинский, Ф. А. Стариков, С. В. Хохлов
Федеральное государственное унитарное предпрятие «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», Институт лазерно-физических исследований
garanin@otd13.vniief.ru, alexeymanachinsky@yandex.ru, fstar@mail.ru, mail@hohla.ru
Ключевые слова: адаптивная оптическая система, датчик волнового фронта, аберрации волнового фронта, фазовая коррекция
Страницы: 30-37

Аннотация >>
Описываются полученные в Институте лазерно-физических исследований (ИЛФИ) РФЯЦ-ВНИИЭФ результаты фазовой коррекции импульсного и непрерывного лазерных излучений замкнутыми адаптивными оптическими системами (АОС) с гибкими деформируемыми зеркалами. С помощью стандартной АОС с датчиком волнового фронта Шэка - Гартмана и адаптивным зеркалом (апертура 220 × 220 мм) на порядок величины уменьшены аберрации пучка мощной импульсной лазерной установки «Луч». Разработка специального программного обеспечения для реконструкции сингулярных волновых фронтов датчиком Шэка - Гартмана позволила осуществить в АОС с биморфным зеркалом коррекцию торообразного лагерр-гауссова вихревого лазерного пучка и сфокусировать его в яркое осевое пятно, радикально увеличив число Штреля. Созданы АОС, в которых управление адаптивным зеркалом осуществляется не на основе измерения волнового фронта, а путём поиска экстремума выбранной целевой функции с помощью стохастического параллельного градиентного алгоритма. Использование микроконтроллеров в блоках управления даёт возможность достичь ширины полосы АОС 5 кГц и продемонстрировать динамическую фазовую коррекцию наклонов и высших аберраций волнового фронта, вызванных турбулентностью из-за нагрева трассы в лабораторных условиях.


5.
АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ СТАТИЧЕСКОЙ ОШИБКИ АДАПТИВНОГО ЗЕРКАЛА

А. В. Черных, О. И. Шанин, В. И. Щипалкин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ''»
AVChernyh@luch.podolsk.ru, oshanin@luch.podolsk.ru, Valentin@luch.podolsk.ru
Ключевые слова: адаптивная оптическая система, датчик волнового фронта, адаптивное зеркало
Страницы: 38-43

Аннотация >>
Разработана и обоснована методика экспериментального исследования компенсационных возможностей адаптивных зеркал (АЗ). Проведён анализ структуры статической остаточной ошибки коррекции на основе полученных экспериментальных данных для конкретного АЗ. Экспериментальными результатами подтверждена теория оптимального размещения приводов на апертуре АЗ.


6.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФОТОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ В ДАТЧИКАХ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ШЭКА - ГАРТМАНА

Л. В. Антошкин, В. В. Лавринов, Л. Н. Лавринова, В. П. Лукин
Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН
lant@iao.ru, lvv@iao.ru, lnl@iao.ru, lukin@iao.ru
Ключевые слова: координаты центроида, фотоприёмное устройство, распределение интенсивности
Страницы: 44-51

Аннотация >>
В плоскости регистрации изображения датчика волнового фронта Шэка - Гартмана в качестве приёмного устройства применяются высокоразрешающие видеокамеры, с помощью которых регистрируются координаты центроидов, несущих исходную информацию для реконструкции волнового фронта. Проведён сравнительный анализ точности определения координат центроидов для видеокамер, построенных на основе ПЗС- и КМОП-технологий. Рассмотрены режимы «мгновенной» выборки и покадрового накопления информации с камеры.


7.
АНАЛИЗ СПОСОБА КОМПЕНСАЦИИ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДАТЧИКА ШЭКА - ГАРТМАНА КАК ЭЛЕМЕНТА АДАПТИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

А. В. Кудряшов, В. В. Самаркин, Ю. В. Шелдакова, А. Г. Александров
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный открытый университет»
kud@activeoptics.ru, samarkin@nightn.ru, sheldakova@activeoptics.ru, alex@activeoptics.ru
Ключевые слова: адаптивная оптика, деформируемое зеркало, коррекция лазерного излучения, алгоритм фазового сопряжения
Страницы: 52-58

Аннотация >>
Рассматривается работа адаптивной оптической системы компенсации аберраций волнового фронта лазерного излучения. В качестве корректора используются биморфные зеркала, а датчик Шэка - Гартмана является элементом, измеряющим волновой фронт. Показаны недостатки такой адаптивной системы, а также пути их преодоления.


8.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АДАПТИВНЫХ РЕТРАНСЛЯТОРОВ ДЛЯ СТРАТОСФЕРНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ

В. И. Кишко, В. Ф. Матюхин
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики»
vkishko@yandex.ru, mirea@mirea.ru
Ключевые слова: лазерная система передачи энергии, волоконные лазеры, адаптивная оптическая система, стратосферные дирижабли, зеркало-ретранслятор лазерного излучения
Страницы: 59-66

Аннотация >>
Проанализированы проблемы построения лазерных систем передачи энергии в условиях турбулентной атмосферы с использованием зеркал-ретрансляторов, размещаемых на стратосферном дирижабле. Показана принципиальная возможность построения такой системы с использованием мощного наземного волоконного лазера на иттербии, зеркал-ретрансляторов мощного лазерного излучения и адаптивной оптической системы для коррекции фазовых искажений пучка, вызванных влиянием атмосферной турбулентности. Создан макет лазерных систем передачи энергии и проведены его лабораторные исследования, подтвердившие принципиальную возможность коррекции турбулентных искажений атмосферы при наведении и высокоточной стабилизации лазерных пучков.


9.
ИСПЫТАНИЯ АДАПТИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА МОДЕЛЬНОЙ АТМОСФЕРНОЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ ТРАССЕ

С. В. Пикулев, В. В. Семенков, А. В. Черных, О. И. Шанин, В. И. Щипалкин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ''»
SVPikulev@luch.podolsk.ru, VVSemenkov@luch.podolsk.ru, AVChernyh@luch.podolsk.ru, oshanin@luch.podolsk.ru, Valentin@luch.podolsk.ru
Ключевые слова: моделирование, атмосферная турбулентная трасса, адаптивная оптическая система, датчик волнового фронта, адаптивное зеркало
Страницы: 67-75

Аннотация >>
Физическое моделирование является мощным инструментом при исследовании и отработке различных технических объектов. В процессе отработки адаптивных оптических систем (АОС) необходимо проводить измерения фазовых искажений на реальных объектах (трассах, устройствах и т. п.), результаты которых позволяют предъявить реальные требования и диапазоны моделирования. Приведены оценки условий моделирования и результаты испытаний АОС в модельных условиях, а именно экспериментальные результаты адаптивной коррекции волнового фронта лазерного излучения на атмосферной турбулентной трассе длиной ~100 м. В экспериментах регистрировались среднеквадратичное отклонение волнового фронта и расходимость излучения до и во время коррекции. В ряде случаев эффективность коррекции по СКО превышала 10 раз.


10.
АДАПТИВНАЯ ФОКУСИРОВКА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЛУКТУИРУЮЩЕГО СИГНАЛА ПОДСВЕЧИВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ ОПОРНОГО

Л. А. Больбасова, В. П. Лукин
Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН
sla@iao.ru, lukin@iao.ru
Ключевые слова: коррекция, опорный источник, фаза, когерентность
Страницы: 76-85

Аннотация >>
Рассматривается адаптивная фокусировка когерентного пучка излучения в турбулентной атмосфере. Выполнен расчёт распределения средней интенсивности поля когерентного лазерного пучка, фокусируемого в турбулентной среде при адаптивной фазовой коррекции с использованием точечного опорного источника. Положение источника остаётся случайным на том объекте, на который осуществляется фокусировка лазерного излучения. Сравниваются случаи адаптивной фокусировки с применением подвижного и неподвижного опорных источников.


11.
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МЕТОД ГАРТМАНА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ШИРОКОАПЕРТУРНЫХ АДАПТИВНЫХ ЗЕРКАЛ

Д. М. Ляхов, О. И. Шанин, В. И. Щипалкин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ''»
LDM@luch.podolsk.ru, oshanin@luch.podolsk.ru, Valentin@luch.podolsk.ru
Ключевые слова: метод и диафрагма Гартмана, математическая модель, широкоапертурное адаптивное зеркало, система контроля
Страницы: 86-91

Аннотация >>
В различных лазерных системах используются широкоапертурные адаптивные зеркала, содержащие десятки-сотни приводов. При исследовании таких зеркал проводятся тысячи высокоточных измерений. Описан простой, дешёвый, высокоточный и экспрессный метод, специально разработанный для изучения характеристик названных зеркал с большим числом степеней свободы.


12.
СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ ТУРБУЛЕНТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЙ ДАТЧИКА ВОЛНОВОГО ФРОНТА ШЭКА - ГАРТМАНА

Л. В. Антошкин, В. В. Лавринов, Л. Н. Лавринова
Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН
lant@iao.ru, lvv@iao.ru, lnl@iao.ru
Ключевые слова: прогноз, координаты центроида, время «замороженности» турбулентности, поперечная составляющая скорости ветра, случайный фазовый экран, дифференциальный метод, датчик волнового фронта
Страницы: 92-102

Аннотация >>
Распространение лазерного излучения через атмосферу сопровождается изменением светового поля под влиянием турбулентности и представляет собой случайный процесс. Адаптивная система, включающая в себя датчик волнового фронта Шэка - Гартмана и гибкое зеркало, обеспечивает коррекцию искажений, которые были определены в предыдущий момент времени, но к моменту исправления их системой изменяются. Анализ турбулентности в течение заданного времени позволяет сделать прогноз о турбулентных искажениях в последующий момент времени и использовать его, внося поправку в распределение фазы излучения. Улучшение качества адаптивной коррекции может быть достигнуто также за счёт подготовки отражающей поверхности адаптивного зеркала на основе прогноза состояния волнового фронта в следующий момент времени по параметрам турбулентности и поперечной составляющей скорости ветра, определённых из предыдущих измерений датчика Шэка - Гартмана.


13.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКА ВОЛНОВОГО ФРОНТА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

М. С. Андреева, Н. Г. Ирошников, А. В. Корябин, А. В. Ларичев, В. И. Шмальгаузен
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова»
andreeva_maria@mail.ru, nikita@optics.ru, koryabin@ilc.edu.ru, Larichev@optics.ru, vschm@optics.ru
Ключевые слова: атмосферная турбулентность, моделирование турбулентности, полиномы Цернике, распространение излучения, датчик Шэка - Гартмана
Страницы: 103-111

Аннотация >>
Предложена методика оценки структурной постоянной Cn2 и внешнего масштаба L0 турбулентных флуктуаций при измерениях параметров волнового фронта светового пучка, прошедшего турбулентную трассу, с помощью датчика Гартмана. Метод основан на разложении фазовых флуктуаций в пределах заданной апертуры в ряд по полиномам Цернике и анализе статистики коэффициентов этого разложения. Применение методики для оценки параметров турбулентности в жидкостной ячейке дало результаты, хорошо согласующиеся с оценками, полученными другими методами. Приведены также результаты моделирования по измерению поперечной составляющей скорости ветра на трассе, определяемой посредством корреляции локальных наклонов на четырёх виртуальных субапертурах.


14.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМОЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ОБРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

Я. И. Малашко, В. М. Хабибулин
ОАО «Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО «Алмаз-Антей» им. акад. А. А. Расплетина»
malashko@yandex.ru, xbm.slava@gmail.com
Ключевые слова: адаптивная оптика, лазерное излучение, обратное рассеяние в атмосфере
Страницы: 112-118

Аннотация >>
Рассмотрен принцип управления адаптивной оптической системой, использующий для этого интенсивность обратно рассеянного лазерного излучения в атмосфере. Методами математического моделирования исследованы особенности формирования сигнала управления в моностатической схеме и, как следствие, дальность фокусировки пучка при замкнутом контуре. Показано, что такой способ формирования не ведёт к коллимации даже пучка с дифракционным качеством.


15.
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ КАЛИБРОВОЧНЫХ РЕШЁТОК

В. П. Корольков1,2, А. С. Конченко1,2
1Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН
2Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет»
korolkov@iae.nsk.su, as_konch@ngs.ru
Ключевые слова: измерение глубины микрорельефа, калибровочные структуры, спектрофотометрический метод, рефлексометрия
Страницы: 119-127

Аннотация >>
Предложен метод измерения глубины калибровочных решёток, основанный на измерении спектральной зависимости дифракционной эффективности в нулевом порядке дифракции на отражение. Погрешности метода определяются тремя основными факторами: смещением максимумов спектра из-за наклона стенок канавок решётки, ошибкой задания длины волны спектрофотометра и расходимостью пучка света в установке. Теоретически показано, что в зависимости от технологии изготовления решёток и измерительного оборудования погрешность измерения лежит в пределах 0,25-1 %. Проведена экспериментальная апробация метода на промышленных калибровочных решётках. Обсуждены диапазоны применимости метода с точки зрения геометрических параметров микроструктуры отражательных решёток и характеристик используемого спектрофотометра.