Адаптивная оптика – раздел оптики, занимающийся разработкой оптических систем с динамичным управлением фомой волного фронта для компенсации случайных возмущений и повышения т.о предела разрешения наблюдательных приборов, степени конценттрации излучения на приёмнике или мишени и.т.п. А.О. начала интенсивно развиваться в 1950 – е в свези с задачейкомпенсации искателей фронта, вызванных атм.Турболётностью и накладывающих основное огарничение на разрешающую способность наземных телескопов. Позднее к этому добавилисьпрблемы создания орбитальных телескопов и мощных лазерных излучателей, подвержанных другим видам помех.

Адаптивные оптические системы классифицируются по порядку волновых аббераций к – рые они способны компенсировать (т.е.по степени полинома, в виде к – рого представляется распределения фазовой проверк по сечению пучка). Простейшие системы 1 – ого и 2 – ого порядков – изменяют общий накллон волнового фронта и его кривезну простым перемещением отдельных оптических элементов фиксированной формы. Для систем более высокого порядка в каче­стве корректирующих элементов в начале чаще всего использова­лись зеркала, разбитые на соответствующее число самостоятельно перемещаемых сегментов. Постепенно они вытесняются лёгкими (мембранными) зеркалами, формой поверхнос­ти к – рых управляют либо созданием изгибающих моментов внутри самого зеркала, либо действием со стороны несу­щей конструкции. Часто используются небольшие дефорируемые зеркала с пьезо электрическими прово­дами, устанавливаемые на участках оптической системы с умерен­ными размерами сечения све­того пучка (не подалеку от фокальной плоскости объектива телескопа и. т. п.)

Информацию о необходимом воздействии на волновой ффронт получают методом пробных возмущений либо непосредственно из­менением формы фронта. Оба эти способа применяются при созда­нии как приёмных, таки излучающих систем.

Метод пробных возмущений (или апертурного зондирования) за­ключается в измерении реакции на небольшие, преднамеренно вно­симые фазовые искожения. Контролируемым параметром при этом обычно является интенсивность излучения в сфокусированном пятне либо интенсивность света, расеянного мишенью. Эффекты, за которые ответственны разные виды фазовыых искажений, разде­ляют либо по частоте (т.н. многовибраторный метод), либо по вре­мени (т.н. многоступенчатый или последовательный метод). В пер­вом случае возбуждаются малые гармонические колебания раз­лич­ных участков зеркала (либо колебательный модификаций зеркала в це­лом ) с различными частотами; спектральный анализ результи­рую­щего сигнала позволяет установить величену и направление необхо­димых для оптимизации системы изменений формы фронта. Во вто­ром случае возбуждение колебаний отдельных участков или модификаций зеркала осуществляется последовательно во времени.

Для пробных возбужлений и итоговой корректировки фазового рааспределения обычно используются разные зеркала – одно обес­печивает малые изменения фазы с высокими временными часто­тами, второе имеет значительно больший диапозон изменения формы и может быть более инерционным. Связанное с этим услож­нение оптического тракта в определённой степени компенсируется применением лишь одного некогерентного приёмника излучения.

ПРЯМЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА.

Для него разработаны самые разнобразные и прой весьма ориги­нальные способы (главным образом интерферометрические), обычно применяемые в сочетании с методом компенсации волно­вого фронта (для приёмнях систем) и методом фазового сопряжения (для излучателей).Метод компенсации заключается в востановлении у волнового фронта излучения, прошедшнго от находящегося в поле зрения точечного объекта, идеальной сферической формы (утрачен­ной им в следствии влияния турболётности атмосферы и абберации объективателескопа). В методе фазового сопряжения волновому фронту излучения, придаётся форма, сопряжения по фазе с фронтом опорного излучения, рассеяного мишенью и пришедшем к источ­нику.

Схема фазового сопряжения. Толстая линия – волнового фронта исходной волны; тонкая – волновой фронт опорного излучения; стрелками показано направление распространения волновых фронтов.

Для предварительного освещения мишени с целью получения опорного излучения может использоваться как основной, так и вспомогательный источник. Т.о., на излучаемую волну заранее накладываются такие искажения, что последующие искажения на пути её распространения оказываются скомпенсированными; этим достигается максимальная концинтрация излучения на мишени.

Нередко к А.О. относят также область лазерной техники, связанную с применеиием фазовосопряженных волн для автокомпенсаций искажений волнового фронта в мощных лазерных усилителях. В нек – рых случаях удаётся непосредственное преобразование опорной волны в сопряжённую с помощью методов нелинейной оптики и голографии.

ВОЛНОВОЙ ФРОНТ

Волновой фронт – поверхность на всех точках к – рой волна имеет в данный момент времени одинаковую фазу. Распространение волны происходит в направлении нормали к В.Ф. и может рассматриваться как движение В.Ф. В трехмерном случае волновое поле, создаваемое точечным источником (монополем, диполем и.т.д.) в изотропной среде имеет сферическое В.Ф., в двухмерных системах (направленные волны на поверхности водоёмов) – цилиндрические или круговые, в одномерных системах (линии передачи, волноводы) - плоские В.Ф.

ОБРАЩЁННЫЙ ВОЛНОВОЙ ФРОНТ

*****НГПНГПГНППИНОРМПНОРПЫГАЫЩШ**

Если направление распространения двухволн прямопроти­во­полож­ны, а пространственное распределение фаз и амплитуд этих волн идентичны, то их волновые фронты называются обращённым по отношению друг к другу. Направленный волновой фронт сфери­чес­кой волны, расходящиеся от источника, является обращённым по отношению к фронту сферической волны, сходящейся к тому же источнику. В более общем случае О.В.Ф. по отношению к фронту исходной волны: 1. ei(x,y,z) = A (x,y,z) = cos [wt + j (x,y,z)]. где x,y,z – пространственнык координаты, t – время, А (x,y,z) – амплитуда фаза, имеет волна: e2(x,y,z) = BA(x,y,z)*cos[wt--j(x,y,z) + j0]. 2. Здесь В и j0 - произвольные константы (рис. 1). В комплексном представлении e1 = Re[E (x,y,z) eiwt ] e2 = Re[E cosE*(x,y,z)eiwt]. 3. Где Е и Е* - комплексно сопряжённые функции. Поэтому волны e1 и e2 называют также сопряжёнными фазовыми – сопряжёнными.

Волна с В.О.Ф. распростроняясь сквозь прозрачную среду щет в обратном направлении в точности по пути исходной волны, каким бы трудным он не был. Это свойство волны создаёт уникальные возможности для решениа ряда практически важных задач: компенсации аббераций оптических систем, создание мощных лазерных систем, создания мощных лазерных устройств с предельно высокой направленностью излучения, передачи световой энергии на расстояние, оптической обработки информации, самонаведения, излучение на мишене и др.

Амплитудно – фазовое распределение исходной и обращённой волн:

Тонкая линия – В.Ф. исходной волны; толстая – фронт обращённой волны; ориентация показывает направление распростронения.