Адаптивная фазовая коррекция в условиях модуляции интенсивности световых пучков

ГЛАВА 1. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА СО СДВИГОВЫМ ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ В ЦЕПИ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

§1.1 Принципы работы системы

§1.2 Анализ работы сдвигового интерферометра с голографическим фильтром

§1.3 Работа системы при малых возмущениях фазы

§1.4 Влияние крупномасштабных фазовых искажений на работу системы

§1.5 Работа системы при произвольных возмущениях фазы

§1.6 Экспериментальная установка

§1.7 Результаты эксперимента

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ НА РАБОТУ АДАПТИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

§2.1 Влияние крупномасштабной модуляции интенсивности на работу адаптивной системы с оптической обратной связью

§2.2 Модуляция интенсивности вблизи границы апертуры

§2.3 Мелкомасштабная модуляция интенсивности

§2.4 Работа датчика волнового фронта Шака-Гартмана в присутствии спекл-поля

§2.5 Датчик Шака-Гартмана со сканирующим опорным источником

ГЛАВА 3. АДАПТИВНАЯ КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА

§3.1 Экспериментальная установка для измерения аберраций глаза..

§3.2 Калибровка системы

§3.3 Измерения аберраций глаза человека



§3.4 Экспериментальная установка для компенсации аберраций глаза и регистрации изображения глазного дна

§3.5 Работа установки с моделью глаза

§3.6 Компенсация динамических аберраций глаза человека

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА



Актуальность проблемы

Искажения, возникающие при распространении светового пучка через турбулентную среду, снижают пространственное разрешение оптических систем и препятствуют получению высококачественных изображений [1]. Эта проблема стала актуальной при астрономических наблюдениях через атмосферу и дала импульс для развития адаптивной оптики [2-4]. Известные нам адаптивные системы ориентированы на компенсацию фазовых искажений, в то время как искажения интенсивности не учитываются. Современный уровень развития адаптивной оптики позволяет успешно использовать системы коррекции волнового фронта не только в астрономии, но и в промышленной лазерной технике, медицине и других областях науки и технологии [5-7]. При этом возникает ряд задач, когда учет искажений интенсивности существенен.

Как правило, адаптивная оптическая система состоит из корректора волнового фронта, датчика волнового фронта и электронной или оптической системы управления, реализующей обратную связь между датчиком и корректором [8]. Роль датчика волнового фронта заключается в преобразовании фазовых искажений в распределение интенсивности. Это распределение интенсивности регистрируется, и формируются управляющие корректором сигналы. Если световой пучок изначально содержит модуляцию интенсивности, то преобразование искажается. Поэтому модуляция интенсивности, присутствующая в световом поле, часто является одним из основных факторов, ограничивающих качество работы адаптивных систем. Хотя на практике падающий пучок редко обладает равномерным распределением интенсивности, обычно при анализе работы адаптивных систем считается, что модуляция интенсивности на входе системы отсутствует.

Существенное значение при этом играет характерный пространственный масштаб изменения интенсивности. В зависимости от размера приемной апертуры



С учетом этого разложения коэффициент пропускания голографического фильтра В(х) (см. 1.2.2) и распределение интенсивности на выходе клинообразного интерферометра /(х, у, () (см. 1.2.3) можно представить в виде:

В(х) = В0( + /0 соз[<9(«0)х]),

/(х,_уД) = /0(1 + у0 соэ[ АН + в(а)х).

Видно, что частота полос интерферограммы 0(а) отличается от частоты полос голографического фильтра 9(а0). Для средней интенсивносити </> после голографического в этом случае можно получить выражение:

</)-Д)/0(1 + Гсо8[АЯ + А0№)])

А0 = 0(«о )8а х - 0(ао) Ах.

Из выражения (1.4.3) следует, что при наличии наклонов волнового фронта рабочая точка Л0 уже не остается постоянной. Значение Д0 линейно возрастает с увеличением координаты х. Как было показано ранее (см. параграф 1.3), качество компенсации фазовых искажений максимально, когда зш(А0) = -1 (коэффициент обратной связи К, достигает максимального положительно значения). Если в какой-либо точке апертуры системы зш(Л0) принимает положительное значение, то система перестает компенсировать фазовые искажения. Положив х — А, где А -апертура системы, получаем условие для критической величины наклона волнового фронта да сг:

<д{а0)5асгА = к/ 2 (1.4.4)

Подставляя значения параметров реализуемых в типичных экспериментальных установках: п- 1.5, а0 = к / 4, можно получить следующее выражение для

критического наклона волнового фронта:

ёа = С —-------- , (1.4.5)

2 А9{а0)

где константа С да 1. В соответствии с этим выражением для увеличения предельно допустимого наклона 5асг необходимо уменьшать величину пространственной частоты полос 9{а0).