自適應(yīng)光學(xué)(AO)是由大氣引起的波面誤差由一個(gè)可變形的鏡面進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的光學(xué)技術(shù),是一個(gè)快速增長的多學(xué)科領(lǐng)域,包括物理、化學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)科學(xué)。AO系統(tǒng)用于校正(形成)一束光的波前。
歷史上,該系統(tǒng)起源于天文學(xué)和國防,它可產(chǎn)生高分辨率的天文圖像;更清晰的圖像產(chǎn)生對(duì)比度的額外增益,這對(duì)天文學(xué)家也有好處,因?yàn)檫@意味著他們可以探測(cè)到其他方法無法觀察到的暗淡的天體。當(dāng)天文學(xué)家在努力克服大氣湍流的模糊效應(yīng)時(shí),國防承包商們卻關(guān)心如何保證他們的高功率激光器的光子可正確導(dǎo)向,從而擊毀戰(zhàn)略目標(biāo)。
最近,由于在AO組件的精密度和簡(jiǎn)單化方面的改進(jìn),研究人員已經(jīng)利用這些系統(tǒng)在飛秒脈沖整形、顯微鏡、激光通信、視力矯正以及視網(wǎng)膜成像等領(lǐng)域取得突破。雖然這些領(lǐng)域相差很大,由于不需要的時(shí)變效應(yīng)的存在,這些領(lǐng)域都將從自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中受益。
通常,AO系統(tǒng)由3部分組成:(1)波前傳感器,用于測(cè)量波前偏移,(2)可變形鏡片,可改變形狀以校正高度畸變的波前,及(3)實(shí)時(shí)控制軟件,用波前傳感器收集到的信息計(jì)算可變形鏡片應(yīng)該采用的合適的形狀,以抵消畸變的波前。
圖為 AO系統(tǒng)
自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)有很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。其中包括快速低噪聲的傳感器(為了能使用比較昏暗的引導(dǎo)星來進(jìn)行矯正);高能、可信且易于操作的鈉激光器;超高速處理器,要求每秒的運(yùn)作此時(shí)達(dá)109到1010次;可變形鏡面,帶寬幾千赫茲和上千個(gè)觸動(dòng)器;大型的二級(jí)自適應(yīng)透鏡。
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