Aktif optik - Active optics

Gran Telescopio Canarias'ın aktif optiklerinin aktüatörleri .

Aktif optik , 1980'lerde geliştirilen yansıtıcı teleskoplarla birlikte kullanılan, rüzgar, sıcaklık, mekanik stres gibi dış etkilerden kaynaklanan deformasyonu önlemek için bir teleskopun aynalarını aktif olarak şekillendiren bir teknolojidir . Aktif optikler olmadan, 8 metre sınıfı teleskopların yapımı mümkün değildir ve parçalı aynalara sahip teleskoplar da mümkün olmayacaktır.

Bu yöntem, diğerlerinin yanı sıra, Nordic Optical Telescope , New Technology Telescope , Telescopio Nazionale Galileo ve Keck teleskoplarının yanı sıra 1990'ların ortalarından bu yana inşa edilen en büyük teleskopların tümü tarafından kullanılmaktadır.

Aktif optik, daha kısa bir zaman ölçeğinde çalışan ve atmosferik bozulmaları düzelten uyarlanabilir optiklerle karıştırılmamalıdır .

astronomide

E-ELT'nin uyarlanabilir destek sisteminin bir parçasının prototipi .

Modern teleskopların çoğu reflektördür ve birincil öğe çok büyük bir aynadır . Tarihsel olarak, birincil aynalar, rüzgar ve aynanın kendi ağırlığı gibi onu deforme etme eğiliminde olan kuvvetlere rağmen doğru yüzey şeklini korumak için oldukça kalındı. Bu gibi 5 veya 6 metre (200 veya 230 inç), kendi maksimum çapı sınırlı Palomar Gözlem sitesindeki Hale teleskop .

1980'lerden beri inşa edilen yeni nesil teleskoplar, bunun yerine ince, daha hafif aynalar kullanır. Kendilerini doğru biçimde sabit tutamayacak kadar incedirler, bu nedenle aynanın arka tarafına bir dizi aktüatör takılır. Aktüatörler, yeniden konumlandırma üzerinde yansıtıcı yüzeyi doğru şekilde tutmak için ayna gövdesine değişken kuvvetler uygular. Teleskop ayrıca, büyük, monolitik aynalar için meydana gelen ağırlık nedeniyle sarkmayı azaltan birden fazla küçük aynaya bölünebilir.

Aktüatörler, bir görüntü kalitesi detektörü ve mümkün olan en iyi görüntüyü elde etmek için aktüatörleri kontrol eden bir bilgisayar kombinasyonuna aktif optik denir .

Aktif optik adı , sistemin bir aynayı (genellikle birincil) rüzgar, sarkma, termal genleşme ve teleskop ekseni deformasyonu gibi çevresel kuvvetlere karşı en uygun şekilde tutması anlamına gelir. Aktif optikler, nispeten yavaş, kabaca saniyelik zaman ölçeklerinde değişen çarpık kuvvetleri telafi eder. Teleskop bu nedenle aktif olarak optimal şeklindedir.

Uyarlanabilir optik ile karşılaştırma

Aktif optikler , ayna deformasyonu yerine atmosferik etkileri telafi etmek için çok daha kısa bir zaman ölçeğinde çalışan uyarlanabilir optiklerle karıştırılmamalıdır . Aktif optiklerin telafi ettiği etkiler (sıcaklık, yerçekimi) özünde daha yavaştır (1 Hz) ve sapmada daha büyük bir genliğe sahiptir. Uyarlamalı optikler ise görüntüyü 100-1000 Hz'de etkileyen atmosferik bozulmaları düzeltir ( Dalga boyu ve hava koşullarına bağlı olarak Greenwood frekansı ). Bu düzeltmelerin çok daha hızlı olması gerekir, ancak aynı zamanda daha küçük genliğe sahip olmaları gerekir. Bu nedenle, uyarlanabilir optikler daha küçük düzeltici aynalar kullanır . Bu, eskiden teleskopun ışık yoluna entegre olmayan ayrı bir aynaydı, ancak günümüzde bu, bir teleskoptaki ikinci , üçüncü veya dördüncü ayna olabilir.

Diğer uygulamalar

Karmaşık lazer kurulumları ve interferometreler de aktif olarak stabilize edilebilir.

Işının küçük bir kısmı ışın yönlendirme aynalarından sızar ve bir lazer ışınının konumunu ölçmek için dört kadranlı bir diyot kullanılır ve yönü ölçmek için bir merceğin arkasındaki odak düzleminde bir diğeri kullanılır. Sistem, bir PID denetleyicisi kullanılarak hızlandırılabilir veya gürültüye karşı daha dayanıklı hale getirilebilir . Darbeli lazerler için kontrolör tekrarlama hızına kilitlenmelidir. Düşük tekrarlama oranlı lazerler için 10 kHz'e kadar stabilizasyon bant genişliğine (titreşimlere, hava türbülansına ve akustik gürültüye karşı) izin vermek için sürekli (darbeli olmayan) bir pilot ışın kullanılabilir.

Bazen Fabry-Pérot interferometrelerinin belirli bir dalga boyunu geçmesi için uzunluklarının ayarlanması gerekir. Bu nedenle, yansıyan ışık bir Faraday döndürücü ve bir polarizör vasıtasıyla çıkarılır . Bir akusto-optik modülatör tarafından oluşturulan olay dalga boyundaki küçük değişiklikler veya gelen radyasyonun bir kısmı ile girişim , Fabry Perot'un çok uzun veya çok kısa olup olmadığına dair bilgi verir.

Uzun optik boşluklar ayna hizalamasına çok duyarlıdır. Gücü en üst düzeye çıkarmak için bir kontrol devresi kullanılabilir. Bir olasılık, bir uç ayna ile küçük dönüşler yapmaktır. Bu dönüş optimum konumla ilgiliyse, güç salınımı olmaz. Herhangi bir ışın yönlendirme salınımı, yukarıda bahsedilen ışın yönlendirme mekanizması kullanılarak kaldırılabilir.

Aktif olarak deforme olabilen otlatma aynaları kullanan X-ışını aktif optikleri de araştırılmaktadır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar