Книга: Шанин О. И. «Адаптивные оптические системы коррекции наклонов. Резонансная адаптивная оптика»

В книге изложены физические, расчетно-теоретические и технические вопросы проектирования наиболее простых, на первый взгляд, адаптивных оптических систем - систем коррекции наклонов. Сравнительная идеологическая простота рассмотренных систем довольно сильно осложняется массой деталей и тонкостей, которые нужно учитывать при разработке конкретных приложений. Приведены результаты экспериментальных исследований.
Анализируются проблемы измерения углов наклона световых волн. Особое внимание уделено наблюдению слабоконтрастных сигналов с помощью матричных приемников.
На примере системы коррекции наклонов освещается новый класс адаптивной оптики - резонансная адаптивная оптика.
Книга предназначена для специалистов в области оптики, радиоэлектроники и точного приборостроения. Может быть полезна научным работникам, аспирантам и студентам старших курсов вузов соответствующих специальностей.

Содержание:

Предисловие...... 6 Введение...... 8 В. 1. Обзор содержания книги...... 8 В. 2. Основные идеи резонансной адаптивной оптики...... 10 В. 3. Развитие адаптивной оптики...... 11 В. 4. Краткая библиография основных работ по адаптивной оптике и смежным с ней дисциплинам...... 13 ЧАСТЬ I. АДАПТИВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОРРЕКЦИИ НАКЛОНОВ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, ОСОБЕННОСТИ И ПРИМЕНЕНИЕ...... 22 Глава 1. Краткие сведения о коррекции наклонов волнового фронта...... 22 1. 1. Источники фазовых искажений при распространении света...... 22 1. 2. Системы коррекции и корректоры наклонов...... 36 Заключение...... 50 Литература к главе 1...... 51 Глава 2. Измерение наклонов волнового фронта и управление...... 54 2. 1. Принципы измерений и работы датчиков наклонов...... 54 2. 2. Проблемы измерений наклонов ВФ в сумеречных и дневных условиях...... 66 2. 2. 1. Яркость сигнала и фона...... 71 2. 2. 2. Особенности регистрации светового сигнала матричными приемниками и проницающая способность систем на их основе...... 81 2. 2. 3. О возможности концентрации полезного сигнала...... 89 2. 3. Пространственная фильтрация как средство повышения отношения сигнал–шум...... 92 2. 3. 1. Пространственная фильтрация в задаче измерения волнового фронта...... 93 2. 3. 2. Фильтрация и самообучение при измерениях волнового фронта по локальным наклонам...... 96 2. 4. Некоторые примеры сенсоров и датчиков наклонов...... 101 2. 5. Управление в системе коррекции наклонов...... 109 2. 6. Заключение и выводы...... 116 Литература к главе 2...... 117 Глава 3. Приводы и актюаторы, используемые в корректорах наклонов...... 122 3. 1. Краткий обзор приводов и актюаторов...... 122 3. 2. Диссипация энергии приводом при компенсации турбулентных флуктуаций фазы...... 129 3. 3. Тепловая модель привода...... 137 3. 3. 1. Анализ особенностей модели...... 137 3. 3. 2. Расчет температуры привода...... 139 3. 3. 3. Экспериментальное исследование тепловых характеристик привода...... 151 3. 4. Заключение и выводы...... 160 Литература к главе 3...... 163 ЧАСТЬ II. РЕЗОНАНСНАЯ АДАПТИВНАЯ ОПТИКА...... 166 Введение...... 166 Глава 4. Корректоры наклонов...... 168 4. 1. Математическая модель и теоретические исследования корректоров наклонов...... 168 4. 2. Экспериментальные исследования корректоров наклонов...... 188 4. 2. 1. Характеристики используемых в корректорах наклонов актюаторов...... 188 4. 2. 2. Чувствительность корректора наклонов...... 188 4. 2. 3. Электромеханический гистерезис корректора наклонов...... 191 4. 2. 4. Определение ошибки установки углов корректора наклонов...... 193 4. 2. 5. Амплитудно- и фазочастотные характеристики корректора наклонов при различных условиях...... 194 4. 2. 6. Некоторые особенности работы корректора наклонов в составе адаптивной системы...... 197 4. 2. 7. Выводы...... 203 Литература к главе 4...... 204 Глава 5. Адаптивные оптические системы коррекции наклонов...... 205 5. 1. Математическая модель и теоретический анализ адаптивной оптической системы коррекции наклонов...... 205 5. 1. 1. Модель системы управления...... 206 5. 1. 2. Анализ системы управления...... 222 5. 1. 3. Задача оптимизации параметров адаптивной оптической системы коррекции наклонов...... 229 5. 1. 4. Сопоставление полученных результатов с экспериментом...... 231 5. 1. 5. Особенности работы системы в реальных условиях зашумленного и/или слабого сигнала...... 236 5. 2. Исследования и испытания адаптивных оптических систем коррекции наклонов...... 240 5. 2. 1. Описание и анализ систем управления...... 241 5. 2. 2. Амплитудно-частотная характеристика корректора наклонов...... 244 5. 2. 3. Определение времен задержки и переходных характеристик элементов экспериментальной системы...... 245 5. 2. 4. Зависимость частоты коэффициента усиления начала и частоты автоколебаний в системе от частоты считывания кадров...... 250 5. 2. 5. Определение интегральных характеристик системы управления...... 251 5. 2. 6. Обсуждение полученных результатов...... 257 5. 3. Примеры применения АОС коррекции наклонов...... 261 5. 3. 1. Компенсация приземной турбулентности...... 261 5. 3. 2. Система коррекции наклонов на основе спецвычислителя...... 270 5. 3. 3. Применение системы коррекции наклонов для изучения проблем регистрации слабоконтрастных объектов...... 271 Заключение...... 278 Литература к главе 5...... 278 Заключение...... 281 Перечень принятых сокращений...... 284 Указатель важнейших обозначений...... 286 Предметный указатель...... 288

Издательство: "Техносфера" (2013)

ISBN: 9785948363479