Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Предложена методика оценки структурной постоянной C_n² 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.

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.

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.