Наклон (оптика)

В оптике . наклон — это отклонение направления распространения луча света

Обзор

Наклон количественно определяет средний наклон профиля в направлениях X и Y волнового фронта или фазового в зрачке оптической системы. В сочетании с поршнем (первый член полинома Цернике ) наклон X и Y можно смоделировать с использованием второго и третьего полиномов Цернике:

X-Наклон: $a_{1}\rho \cos(\theta )$

Y-наклон: $a_{2}\rho \sin(\theta )$

где $\rho$ - нормированный радиус с $0\leq \rho \leq 1$ и $\theta$ - азимутальный угол с $0\leq \theta \leq 2\pi$.

The $a_{1}$ и $a_{2}$ коэффициенты обычно выражаются как доли выбранной длины волны света.

Поршень и наклон на самом деле не являются настоящими оптическими аберрациями , поскольку они не представляют и не моделируют кривизну волнового фронта. Дефокусировка — это истинная оптическая аберрация самого низкого порядка. Если поршень и наклон вычитаются из идеального волнового фронта, формируется идеальное изображение без аберраций.

Быстрые оптические наклоны в обоих направлениях X и Y называются джиттером . Джиттер может возникать из-за трехмерной механической вибрации и из-за быстро меняющейся трехмерной рефракции в аэродинамических полях потока. Джиттер можно компенсировать в системе адаптивной оптики с помощью плоского зеркала, установленного на динамическом двухосном креплении, которое позволяет небольшие, быстрые и управляемые компьютером изменения углов зеркала X и Y. Его часто называют « зеркалом быстрого управления » или FSM. Оптическая система наведения на подвесе не может механически отслеживать объект или стабилизировать проецируемый лазерный луч с точностью, намного превышающей несколько сотен микрорадиан . Бафтинг из-за аэродинамической турбулентности еще больше ухудшает стабильность наведения.

Свет, однако, не имеет заметного импульса, и, отражаясь от управляемого компьютером FSM, изображение или лазерный луч можно стабилизировать до единичных микрорадиан или даже нескольких сотен нанорадиан . Это почти полностью устраняет размытие изображения из-за движения и в дальней зоне дрожание лазерного луча . Ограничения на степень стабилизации прямой видимости возникают из-за ограниченного динамического диапазона наклона ФСМ, а на самой высокой частоте угол наклона зеркала может изменяться. Большинство FSM могут работать на нескольких длинах волн наклона и на частотах, превышающих один килогерц .

Поскольку зеркало FSM оптически плоское, его нет необходимости располагать на изображениях зрачков . Два FSM можно объединить для создания пары , препятствующей обходу луча , которая стабилизирует не только угол наведения луча, но и местоположение центра луча. Конечные автоматы, предотвращающие блуждание луча, располагаются перед деформируемым зеркалом (которое должно быть расположено на изображении зрачка), чтобы стабилизировать положение изображения зрачка на деформируемом зеркале и минимизировать ошибки коррекции, возникающие в результате движения волнового фронта или сдвига на лицевой панели деформируемого зеркала. .

Ссылки

• Малакара, Д., Тестирование в оптических цехах – второе издание , John Wiley and Sons, 1992 г., ISBN   0-471-52232-5 .