1. Побудова адаптивних оптичних систем. Особливості роботи адаптивних оптичних систем.
Розрізняють системи з хвилею, що виходить і системи з хвилею, що приймається. В першому випадку корегується хвильовий фронт джерела світла, а в другому – корегується світлове поле від об’єкта, який спостерігається. В свою чергу, і ті і інші системи можуть бути реалізовані на принципах фазового спряження і апертурного зондування (рис. 1).
Розглянемо освітлення об'єкта через турбулентну атмосферу джерелом монохроматичного випромінювання ( рис. 1, а).
В системі фазового спряження пучок світла відбивається від маленької дільниці об'єкта (цілі), утворюючи сферичну хвилю, яка іде назад по шляху розповсюдження світла і зазнає тих самих викривлень, що і вихідна хвиля (в силу принципу оптичної оберненості). Прибула відбита хвиля потрапляє в сенсор хвильового фронту, де і виявляються викривлення на трасі. Пристрій обробки даних проводить розрахунок необхідної корекції хвильового фронту, що здійснюється пристроєм впливу на хвильовий фронт. Внесене в результаті корекції в хвильовий фронт попереднє викривлення компенсується на трасі, і світло концентрується на відбивній дільниці цілі (рис. 1, в).
Принцип апертурного зондування оснований на можливості внесення до хвильового фронту пробних збурень, що трансформуються в амплітудні збурення сигналу. Так, аналізуючи зміни інтенсивності світла, відбитого від цілі, роблять висновок про знак зміни фази і деформують хвильовий фронт до тих пір, поки не буде зоптимізоване фокусування на об'єкті.
Пробні збурення можуть вноситися послідовно, наприклад, для кожної дільниці корекції хвильового фронту, і паралельно для всіх дільниць відразу. При цьому застосовується «пофарбування» кожного з каналів керування певною частотою спробних збурень.
Аналогічно працюють системи з хвилею, що приймається. В системах фазового спряження частина прийнятого світла з викривленим хвильовим фронтом спрямовується на сенсор хвильового фронту. Отримана інформація використовується для створення компенсуючого впливу на прийнятий хвильовий фронт. В результаті на приймачі в ідеалі формується обмежене лише дифракцією зображення. В системах апертурного зондування вносять пробні збурення в прийнятий хвильовий фронт, а їхній вплив оцінюють з допомогою приймача, розміщеного в площині зображення, використовуючи будь-який з критеріїв різкості зображення.
Як правило, адаптивна система складається з тракту, у складі якого містяться оптичний приймальний або передавальний пристрій і активний елемент, що діє на хвильовий фронт; сенсорів хвильового фронту або приймача і системи зворотного зв'язку.
Приймальна і передавальна апертури для випромінюючих систем можуть бути розподілені між собою, частково або повністю суміщені.
Як активні елементи найчастіше використовуються відбивачі: секціоновані дзеркала, дзеркала з неперервною деформованою поверхнею, багатоелементні оптичні системи.
Системи зворотного зв'язку виконуються на основі стандартних або спеціальних електронних засобів в аналоговому і цифровому варіантах, що реалізують прийнятий алгоритм керування.
Рис. 1. Адаптивні оптичні системи:
а, б – з вихідною і вхідною хвилями відповідно, які реалізують принцип фазового спряження (рисунок зверху) і апертурного зондування (малюнок знизу); в – результат корекції спотворень плоского і сферичного хвильового фронту (ХФ) для систем з вихідною хвилею; 1 – джерело світла; 2 – сенсор ХФ; 3 – пристрій обробки даних; 4 – пристрій впливу на ХФ; 5 – збурення ХФ; 6 – приймач інтенсивності; 7 – система апертурного зондування; 8 – приймач зображення; 9 – ціль.