Кафедра Общей Физики и Волновых Процессов
   физического факультета МГУ
   
English  
Лекции и практикумы
Лаборатории
Страница научного отдела
Лекции и практикумы
Выпускные работы студентов
Расписание кафедральных курсов
Рабочие планы


Наука
26.02.2017

"Вести" из лаборатории профессора А.П. Шкуринова

ЦТ, программа "Вести", сняло сюжет о терагерцах из Лаборатории терагерцовой оптоэлектроники и спектроскопии кафедры ОФиВП и МЛЦ МГУ.


Образование
12.10.2016

МЛЦ МГУ - школе

22 октября 2016 
15:00 ауд. им. С.А.Ахманова, КНО

Учебно-методический семинар для учителей физики

ВИШНЯКОВА Екатерина Анатольевна




Объявления
30.08.2017

Заседание кафедры ОФиВП и МЛЦ


1 сентября 2017 
пятница, 15:00, ауд. им. С.А.Ахманова, КНО

Главная Наука и учеба Лекции и практикумы

Современные проблемы адаптивной оптики


Курс:
Семестр: Осень
Часов: 36
Отчет: Зачет
Факультет: Физический ф-т

Доп. материалы
Конспекты лекций [2.49 Mb]

Лектор
Шмальгаузен Виктор Иванович
Николаев Илья Петрович
Программа
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ АДАПТИВНОЙ ОПТИКИ
(3 семестр, 36 часов)

1. Задачи управления параметрами оптической системы. Повышение углового разрешения астрономических телескопов и ограничения, вносимые атмосферной турбулентностью. Фазировка многозеркальных телескопов. Звездный интерферометр Майкельсона. Фокусировка лазерного пучка сквозь турбулентную атмосферу.Обращение волнового фронта и фазовое сопряжение. Проблема спеклов. Компенсация оптических внутрирезонаторных неоднородностей в лазерах и проблема формирования дифракционно-ограниченых пучков.
2. Аберрации оптических систем. Линейные оптические системы и способы их описания. Преобразование комплексной амплитуды. Импульсная реакция и передаточная функция. Учет аберраций. Обобщенный принцип Гюйгенса-Френеля Передаточная функция оптической системы с аберрациями. Некогерентные системы. Оптическая передаточная функция (ОПФ) и частотно-контрастная характеристика изображающей системы. Число Штреля и нормированное разрешение системы, их зависимость от силы аберраций.
3. Разложение аберраций по ортогональным функциям. Свойства ортонормированных систем функций. Полиномы Цернике. Коэффициенты аберраций. Случайные аберрации и способы их описания. Корреляционная матрица аберрационных коэффициентов. Усредненные характеристики оптической системы. Средняя квадратичная фазовая ошибка. Приближенные выражения для разрешения системы и числа Штреля.
4. Атмосферные аберрации. Флуктуации показателя преломления в турбулентной атмосфере. Структурная функция флуктуаций фазы. Радиус корреляции (Фридовский радиус). ОПФ и число Штреля в случае фазовых флуктуаций. Корреляция коэффициентов аберраций в атмосфере. Выражение корреляционных коэффициентов через структурную функцию фазы. Зависимость дисперсии коэффициентов от размера апертуры и радиуса корреляции.
5. Компенсация аберраций управляемыми фазовыми корректорами. Типы корректоров и схемы их применения. Адаптивные оптические системы. Идеальный модальный корректор ВФ. Потенциальная эффективность модального корректора при компенсации атмосферных искажений. Выражение для остаточной квадратичной ошибки. Распределение остаточной ошибки по апертуре в зависимости от числа степеней свободы корректора.
6. Способы управления корректором в адаптивных системах. Типичные схемы адаптивных систем. Системы фазового сопряжения и апертурного зондирования. Структура управления системами с датчиком ВФ. Источники погрешностей и их вклад в общую остаточную ошибку. Организация поиска максимума в системах апертурного зондирования. Выбор критерия качества. Проблема локальных экстремумов. Достоинства и недостатки систем апертурного зондирования.
7. Анизопланатизм адаптивных систем. Угол изопланатизма идеальной адаптивной системы в турбулентной атмосфере. Влияние флуктуаций средней фазы и наклонов ВФ. Анизопланатизм при модальной коррекции. Длинноэкспозиционные и короткоэкспозиционные изображения. Способы расширения поля зрения адаптивной системы. Методы улучшения качества зарегистрированных изображений.
8. Амплитудные флуктуации в адаптивных системах. Флуктуации интенсивности в атмосфере. Спеклы и особенности спекл-полей. Слабые флуктуации амплитуды и их описание. Структурная функция волны. Влияние амплитудных флуктуаций на ОПФ и число Штреля. Остаточная ошибка и точность фазовых измерений при наличии флуктуаций амплитуды.
9. Измерение искажений ВФ в адаптивной оптике 1. Измерение локальных наклонов. Принципиальные ограничения: дробовой шум фотонов, шумы фотоприемника. Сдвиговые интерферометры: вращающиеся дифракционные решетки, двухканальная и совмещенная схемы; оценки чувствительности.
10. Измерение искажений ВФ в адаптивной оптике 2. Интерферометр поперечного сдвига с голографическим фильтром; интерферометр радиального сдвига. Датчик Шарка-Гартмана. Позиционная характеристика; оценки точности и чувствительности. Датчик кривизны ВФ. Характеристики современных схем датчиков ВФ.
11. Восстановление ВФ по измеренным локальным наклонам. Восстановление профиля ВФ метод наименьших квадратов. Вычисление коэффициентов аберраций; разложение по функциям отклика корректора. Восстановление ВФ с учетом статистики фазовых искажений (байесовский подход).
12. Методы высокоразрешающей фазовой коррекции. Жидкокристаллические пространственные модуляторы фазы и адаптивные системы с оптической обратной связью. Основное уравнение системы; принципиальные ограничения. Методы визуализации фазовых искажений: дефокусировка и свободное распространение; преобразование Гильберта; интерферометр поперечного сдвига и голографический фильтр; интерферометр радиального сдвига.
13. Проблема опорного источника в астрономии. Методы создания искусственных опорных источников: Рэлеевское рассеяние в атмосфере; использование натриевых слоев, возбуждаемых лазерным излучением. Проблема измерения средних наклонов. Анизопланатизм измерения ВФ с использованием искусственного опорного источника. Системы с многими опорными источниками.
14. Современные применения адаптивной оптики. Коррекция фазовых искажений лазерных пучков в задачах ЛТС и системах формирования фемтосекундных лазерных импульсов; системы внутрирезонаторной коррекции термоаберраций в активных элементах технологических лазеров средней мощности. Формирование заданного распределения интенсивности в пучке технологического СО2 лазера. Использование адаптивной оптики в офтальмологии: измерение аберраций глаза человека; повышение разрешения изображений сетчатки в ретиноскопии; многоспектральная ретиноскопия.

& Литература
1. Дж. Гудмен Введение в Фурье-оптику. Москва, Мир 1970.
2. В.А.Зверев Радиооптика. М., Сов. радио, 1975.
3. М.А.Воронцов, А.В.Корябин, В.И.Шмальгаузен. Управляемые оптические системы. М. Наука, 1988.
4. Адаптивная оптика. Сборник статей. М., Мир, 1980.
5. Дж. Харди Активная оптика. ТИИЭР, т.66, N6, 1979.

Программу составили
профессор В.И.Шмальгаузен
ст. науч. сотр. А.В. Корябин


© 2009 Кафедра ОФиВП, физический факультет МГУ
Сайт разработан в: Sebekon IT Solutions