2. Особливості різноманітних конструкцій і використовуваних приводів для побудови адаптивних дзеркал

Виділимо такі конструкції: секціоновані дзеркала, суцільні деформуючі дзеркала, у тому числі монолітні п'єзоелектричні дзеркала, мембранні адаптивні дзеркала.

Секціоновані адаптивні дзеркала з поступальним переміщенням секцій (рис.,а) дозволяють змінювати тільки часові фазові співвідношення між сигналами від окремих секцій (довжину оптичного шляху), а дзеркала з переміщенням і нахилом секцій (рис.,б) — також і просторову фазу. За допомогою другого типу дзеркал можна більш точно здійснювати керування хвильовим фронтом і досягти бажаного ефекту при меншому числі дзеркал.

Рис.. Адаптивні дзеркала з поступальним переміщенням секцій (а), дзеркала з переміщенням і нахилом секцій (б), ефективність використання (в)

Для підтримки потрібної форми головного дзеркала телескопа потрібна робота сенсорів положення кожної секції і контроль стану поверхні в цілому з використанням поступальних і кутових переміщень. Приводи для юстування секцій повинні давати великі переміщення (0,1...0,15 мм) з точністю 0,1 мкм у порівняно вузькій смузі частот (1...10 Гц).

Величина зазору між елементами складеного дзеркала впливає на якість формування оптичного променя чи зображення секціонованого дзеркала в тому випадку, якщо елементи займають велику площу апертури дзеркала, і сумарна площа не перевищує 1% від загальної площі дзеркала.

Істотними недоліками секціонованих дзеркал є необхідність контролю положення окремої секції і стану її поверхні, а також складність реалізації системи термостабілізації подібних дзеркал.

Суцільні деформуючі дзеркала складаються з деформуючої відбиваючої пластини і дискретних приводів, що діють по нормалі до поверхні і розміщені між цією пластиною й опорою.

На відміну від секціонованих дзеркал така побудова дозволяє легко здійснювати охолодження і контроль поверхні в процесі роботи. Суцільні дзеркала визнаються більш перспективними для випромінюючих систем.

Приводи цих дзеркал можуть бути як тверді, регулюючі положення поверхні, так і пружні, діючі на поверхню через пружину.

Особливість суцільних дзеркал - наявність взаємодії між сусідніми точками деформуючої поверхні. Цю взаємодія відбиває функція відгуку, що має характерну форму кола.

Перспективним для використання в адаптивних дзеркалах з пєзопакетами є цифровий пєзопривід, що створює дискретне переміщення. З одного боку, цифровий пєзопривід спрощує електронну схему керування, а з іншого боку – сполучається з цифровою апаратурою. На відміну від аналогового, в цифровому пєзоприводі здійснюється керування малими напругами в ключових схемах. Це дозволяє знизити споживання енергії.

Рис. Схема керування пєзоприводу

3. Оптичні та оптоелектронні комутаційні схеми

Лінзові комутаційні схеми пред'являють дуже жорсткі вимоги до юстирування, оскільки навіть невеликі зсуви променя щодо вхідного торця хвилеводу приводять до істотної зміни ефективності збудження. Ослаблення цих вимог при достатньо високій ефективності зв'язку відбувається, якщо лінзи мають контакт з лазером або з хвилеводом. Лінзи можуть бути як сферичними, так і циліндровими. Наприклад, в схемі на рис. 1а, б ефективність зв'язку лазера і одномодового світловода складає 23%. Для сферичних лінз і 34% - для циліндрових. Ефективність зв'язку за відсутності лінз склала всього 8%.

Рис. 1

Введення-виведення випромінювання через великі площі поверхні дозволяє досліджувати локальні і інтегральні характеристики як окремих ділянок інтегральної оптичної схеми, розташованих не обов'язково поблизу кінців діелектричних хвилеводів, так і всієї схеми в цілому. Помістивши поблизу поверхні плівки призму, можна вивести випромінювання з хвилеводу в навколишній простір (і назад ввести через цю ділянку поверхні випромінювання від зовнішнього джерела в хвилевід).

Наочна картина роботи призматичного пристрою зв'язку представлена на рис 2. Промінь світла від зовнішнього джерела падає на підставу призми під кутом ф, рівний резонансному куту збуджений одній з мод багатомодового хвилеводу. Випромінювання вводиться в хвилевід і починає розповсюджуватися в ньому, у вигляді даної моди.

Рис. 2

За оптимальних умов ефективність призматичних пристроїв зв'язку може перевищувати 80%. З їх допомогою можливе створення заданої форми розподілу випромінювання на виході хвилеводної системи. Знаючи особливості призматичних пристроїв зв'язку, можна досліджувати не тільки локальні, але і інтегральні характеристики хвилеводів; вивчати як окремі елементи, так і всю інтегральну оптичну схему цілому.

Щоб здійснити введення-виведення випромінювання через поверхню тонкоплівкового хвилеводу, абсолютно не обов'язково поміщати над нею додаткове суцільне середовище. Цілком достатнім виявляється помістити поблизу хвилеводу гратку випромінювачів (рис. 3).

Рис. 3

Для ефективного введення світла в хвилеводну систему необхідно на деякій її ділянці створити такий же розподіл випромінювання, який виходить при виведенні випромінювання через дану ділянку. Записом і відтворенням структури поля випромінювання від різного роду об'єктів займається голографія. Використовуючи її досягнення, можна записати структуру поля випромінювання світла з хвилеводу, а потім відтворити її, тобто у принципі можна здійснити введення випромінювання в хвилевід з ефективністю, що визначається ефективністю відновлення голограми. Для запису голограми в хвилеводі яким-небудь чином заздалегідь збуджується хвилеводна мода. Дійшовши до ділянки нерегулярності (область введення-виведення випромінювання), світло починає випромінюватися в зовнішнє середовище. Хвиля, випромінювана з хвилеводу, і опорний промінь записуються на голограму. Для введення випромінювання в хвилевід голограма освітлюється хвилею, що йде в напрямі, протилежному правлінню розповсюдження опорного променя.

Застосування розглянутих пристроїв комутації дозволяє здійснювати контроль роботи як окремих елементів оптичної ІМС, так і всієї схеми в цілому. Вибір же того або іншого пристрою залежить від кожного конкретного випадку.

Білет №23