Aktiv optika

Aktiv optika — 1980-ci ildən teleskop-reflektorların yaradılması üçün istifadə edilən texnologiya^[1]; külək, temperatur, mexaniki gərginlik kimi xarici təsirlərdən qaynaqlanan deformasiyaları aradan qaldırmaq üçün teleskop güzgüsünün formasını dəyişməyə imkan verir. Aktiv optikadan istifadə etmədən 8 metrlik və daha böyük teleskopları yaratmaq qeyri-mümkün olardı.

Bu texnologiyadan bir çox teleskoplarda, o cümlədən Şimal Optik Teleskopu^[2], Yeni Texnologiya Teleskopu, Telescopio Nazionale Galileo və Keck teleskoplarında, həmçinin 1990-cı illərin ortalarından bəri inşa edilmiş böyük teleskoplarda istifadə olunur.

Aktiv optika və adaptiv optika texnologiyaları qarışdırılmamalıdır: sonuncu daha qısa zaman intervalında tətbiq edilir və atmosfer təsirlərini korreksiya etməyə imkan verir.

Müasir teleskopların əksəriyyəti əsas elementi çox böyük bir güzgü olan reflektorlardır. Tarixən ilkin güzgülər külək və güzgünün öz çəkisi kimi onu deformasiya etməyə məcbur edən qüvvələrin təsirinə baxmayaraq düzgün səth şəklini saxlamaq üçün kifayət qədər qalın idi. Bu, Palomar Rəsədxanasının Heyl teleskopu kimi onların maksimal diametrini 5 və ya 6 metr (200 və ya 230 düym) ilə məhdudlaşdırırdı.

1980-ci illərdən bəri qurulan yeni nəsil teleskoplar köhnələrin əvəzinə nazik, daha yüngül çəkili güzgülərdən istifadə edir. Onlar özlərini düzgün formada saxlamaq üçün çox nazikdirlər, buna görə də güzgünün arxa tərəfinə bir sıra aktuatorlar bərkidilir. Ötürücülər güzgü gövdəsinə dəyişən qüvvələr tətbiq edərək qaytarıcı səthin vəziyyətini dəyişdirərək yenidən düzgün formada saxlayırlar. Teleskop həmçinin böyük, monolit güzgülərin çəkisinə görə yaranan sallanmaları azaltmaq məqsədilə bir neçə kiçik güzgüyə bölünə bilər.

Mümkün olan ən yaxşı təsviri əldə etmək üçün aktuatorların, təsvir keyfiyyəti detektorunun və ötürücüləri idarə edən kompüterin birləşməsinə aktiv optika deyilir.

Aktiv optika adı sistemin külək, əyilmə, istilik genişlənməsi və teleskopun oxunun deformasiyası kimi ətraf mühitin qüvvələrinə qarşı güzgünü optimal formada (adətən ilkin) saxlaması deməkdir. Aktiv optika nisbətən yavaş dəyişən təhrifedici qüvvələri təqribən saniyələr ərzində kompensasiya edir. Buna görə də teleskop aktiv olaraq öz optimal formasında qalır.

Aktiv optikanı, güzgü deformasiyası üçün deyil, atmosfer təsirlərini kompensasiya etmək üçün daha qısa müddət ərzində işləyən adaptiv optika ilə qarışdırmaq olmaz. Aktiv optikanın kompensasiya etdiyi təsirlər (temperatur, qravitasiya) mahiyyətcə daha yavaşdır (1 Hz) və aberrasiyada daha böyük amplituda malikdir. Digər tərəfdən adaptiv optika atmosfer təsirilə yaranan 100–1000 Hz (Qrinvud tezliyi^[4], dalğa uzunluğu və hava şəraitindən asılı olaraq) tezlikli təsvir təhriflərini korreksiya edir. Bu korreksiyalar daha böyük sürətə, həmçinin daha kiçik amplituda malik olmalıdır. Buna görə də adaptiv optika korreksiya üçün daha kiçik güzgülərdən istifadə edir. Bu əvvəllər teleskopun işıq yoluna inteqrasiya olunmayan ayrıca güzgü idi, lakin indi bu, teleskopda ikinci^[5][6], üçüncü və ya dördüncü güzgü^[7] ola bilər.

Mürəkkəb lazerləri və interferometrləri də oxşar texnologiyadan istifadə etməklə stabilləşdirmək olar.

Şüaların kiçik bir hissəsi istiqamətləndirici güzgülərdən keçərkən itirilir; lazer şüasının mövqeyini ölçmək və onun istiqamətini (linzanın arxasındakı fokus müstəvisində) təyin etmək üçün xüsusi diodlardan istifadə olunur. PİD tənzimləyicidən istifadə etməklə sistemi küylərə qarşı daha az həssas vəziyyətə gətirmək olar. İmpulslu lazerlər üçün kontroller təkrarlama tezliyi ilə əlaqəli olmalıdır. Kəsilməz şüalı, aşağı təkrarlanma nisbətinə malik lazerlər üçün 10 kHz-lik stabilləşdirmə zolağını (vibrasiyaya, hava turbulentliyinə, akustik küyə qarşı) təmin etmək üçün istifadə edilə bilər.

Bəzi hallarda, müəyyən bir dalğa uzunluğunda istifadə üçün Fabri–Pero interferometrini dəyişdirmək lazımdır. Qaytarılan işıq Faraday effektli polyarizasiya fırlanma cihazı və polyarizatordan istifadə edərək çıxarılır. Akusto-optik modulyator tərəfindən yaradılan şüalanmanın dalğa uzunluğundakı kiçik dəyişikliklər və ya gələn şüaların bəzilərinə müdaxilə interferometrin çox uzun və ya çox qısa olması barədə məlumat verir.

Uzun optik boşluqlar güzgü düzülməsinə çox həssasdır. Səmərəliliyi artırmaq üçün nəzarət sxemindən istifadə edilə bilər. İdarəetmə variantlarından biri cihazın sonundakı güzgülərdən birinin kiçik bucaq altında fırlatmaqdır. Fırlanma optimal mövqe yaxınlığında baş verərsə, gücdə heç bir dalğalanma müşahidə edilmir.

Aktiv optikada rentgen şüaları diapazonunda işləyən deformasiya oluna bilən, müəyyən əyrilikli qaytarıcı güzgülərdən istifadə edən sistemlər də araşdırılır.^[8]

• Adaptiv optika
• Teleskop
• Optika mühəndisliyi

1. ↑ Hardy, John W. (June 1977). "Active optics: A new technology for the control of light". IEEE Proceedings. Proceedings of the IEEE. 66: 110. Bibcode:1978IEEEP..66..651H Arxivləşdirilib 2022-03-19 at the Wayback Machine.
2. ↑ Andersen, T.; Andersen, T.; Larsen, O. B.; Owner-Petersen, M.; Steenberg, K. (April 1992). Ulrich, Marie-Helene (ed.). Active Optics on the Nordic Optical Telescope. ESO Conference and Workshop Proceedings. Progress in Telescope and Instrumentation Technologies. pp. 311–314. Bibcode:1992ESOC...42..311A Arxivləşdirilib 2022-03-23 at the Wayback Machine
3. ↑ "ESO Awards Contract for E-ELT Adaptive Mirror Design Study Arxivləşdirilib 2022-07-26 at the Wayback Machine". ESO Announcements.
4. ↑ Greenwood, Darryl P. (March 1977). "Bandwidth specification for adaptive optics systems Arxivləşdirilib 2020-09-20 at the Wayback Machine" (PDF). Journal of the Optical Society of America. 67 (3): 390–393. Bibcode:1977JOSA...67..390G Arxivləşdirilib 2022-03-19 at the Wayback Machine. doi:10.1364/JOSA.67.000390 Arxivləşdirilib 2022-01-21 at the Wayback Machine.
5. ↑ Riccardi, Armando; Brusa, Guido; Salinari, Piero; Gallieni, Daniele; Biasi, Roberto; Andrighettoni, Mario; Martin, Hubert M (February 2003). "Adaptive secondary mirrors for the Large Binocular Telescope" (PDF). Proceedings of the SPIE. Adaptive Optical System Technologies II. 4839: 721–732. Bibcode:2003SPIE.4839..721R Arxivləşdirilib 2021-06-18 at the Wayback Machine. CiteSeerX 10.1.1.70.8438 Arxivləşdirilib 2022-01-05 at the Wayback Machine. doi:10.1117/12.458961.
6. ↑ Salinari, P.; Del Vecchio, C.; Biliotti, V. (August 1994). A Study of an Adaptive Secondary Mirror. ESO Conference and Workshop Proceedings. Active and adaptive optics. Garching, Germany: ESO. pp. 247–253. Bibcode:1994ESOC...48..247S
7. ↑ Crépy, B.; et al. (June 2009). The M4 adaptive unit for the E-ELT. 1st AO4ELT conference – Adaptative Optics for Extremely Large Telescopes Proceedings. Paris, France: EDP Sciences. Bibcode:2010aoel.confE6001C. doi:10.1051/ao4elt/201006001 Arxivləşdirilib 2022-07-07 at the Wayback Machine
8. ↑ "Research Partnership Advances X-ray Active Optics". adaptiveoptics.org. March 2005.

• An introduction to active & adaptive optics (Avropa Cənub Rəsədxanası veb-sayt)
• Active optics ESO NTT.
• Active optics Böyük Kanar Teleskopu.