वेवफ्रंट सेंसिंग

वेवफ्रंट सेंसिंग आने वाली प्रकाश तरंग के आकार को मापता है ताकि एक अनुकूली ऑप्टिक्स प्रणाली (adaptive optics system) एक स्पष्ट छवि को पुनर्स्थापित करने के लिए आवश्यक सुधार का निर्धारण और उसे लागू कर सके।

Definition

वेवफ्रंट सेंसिंग एक सपाट या आदर्श आकार से प्रकाश तरंग के विचलन का मापन है, सामान्यतः इसके स्थानीय ढलानों या वक्रता का नमूना लेकर, ताकि वेवफ्रंट सुधार को संचालित करने वाला त्रुटि संकेत प्रदान किया जा सके।

Scope

यह विषय वेवफ्रंट ढलानों या वक्रता को मापने के सिद्धांत, लेंसलेट सरणी (lenslet array) के साथ शेक-हार्टमैन सेंसर (Shack-Hartmann sensor), वक्रता और पिरामिड सेंसर (pyramid sensors), सेंसर माप से वेवफ्रंट का पुनर्निर्माण, और शोर तथा नमूनाकरण सीमाओं को शामिल करता है जो यह निर्धारित करती हैं कि एक संदर्भ स्रोत कितना मंद हो सकता है और लूप कितनी तेजी से चल सकता है।

Core questions

• प्रकाश के किस गुण को वेवफ्रंट सेंसर मापता है?
• शेक-हार्टमैन सेंसर कैसे काम करता है?
• वक्रता और पिरामिड सेंसर इससे कैसे भिन्न हैं?
• वेवफ्रंट सेंसिंग की संवेदनशीलता और गति को क्या सीमित करता है?

Key theories

शेक-हार्टमैन सेंसिंग

एक लेंसलेट सरणी पुतली का नमूना लेती है और धब्बों का एक ग्रिड बनाती है जिसके विस्थापन स्थानीय वेवफ्रंट ढलान को मापते हैं, जिससे पूर्ण वेवफ्रंट का पुनर्निर्माण किया जाता है।

वक्रता और पिरामिड सेंसर

वक्रता सेंसर डिफोकस की गई छवियों में तीव्रता के अंतर से वेवफ्रंट का अनुमान लगाते हैं, जबकि पिरामिड सेंसर संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए फोकल प्लेन को विभाजित करते हैं, प्रत्येक विभिन्न व्यवस्थाओं के अनुकूल होता है।

वेवफ्रंट पुनर्निर्माण

ढलान या वक्रता मापों को संयोजित किया जाता है, अक्सर मैट्रिक्स विधियों द्वारा, ज़र्निके मोड (Zernike modes) जैसे आधार में वेवफ्रंट का अनुमान लगाने के लिए जिसे सुधारक लागू कर सकता है।

Clinical relevance

वेवफ्रंट सेंसिंग अनुकूली ऑप्टिक्स का बोध चरण है, जो यह निर्धारित करता है कि एक गाइड स्रोत कितना मंद हो सकता है और वायुमंडल को कितनी अच्छी तरह मापा जाता है, और इन्हीं सेंसरों का उपयोग दूरबीन ऑप्टिक्स को संरेखित और परीक्षण करने के लिए तथा नेत्र विज्ञान (ophthalmology) जैसे क्षेत्रों में भी किया जाता है।

History

ऑप्टिकल आकृति के लिए हार्टमैन परीक्षण को शेक द्वारा लेंसलेट-सरणी सेंसर में अनुकूलित किया गया था जो उनके नाम पर है, और यह अनुकूली ऑप्टिक्स के लिए मानक वेवफ्रंट सेंसर बन गया। रॉडियर द्वारा प्रस्तुत वक्रता सेंसिंग और बाद में पिरामिड सेंसर ने उपलब्ध तकनीकों का विस्तार किया।

Key figures

• Johannes Hartmann
• Roland Shack
• Francois Roddier

Seminal works

• hardy1998
• roddier1999

Frequently asked questions

एक वेवफ्रंट सेंसर वास्तव में क्या पता लगाता है?

वेवफ्रंट की ऊंचाई को सीधे मापने के बजाय, अधिकांश सेंसर दूरबीन की पुतली के पार इसके स्थानीय झुकाव या वक्रता को मापते हैं। उदाहरण के लिए, एक शेक-हार्टमैन सेंसर, छोटे लेंसों के एक ग्रिड का उपयोग करता है, और प्रत्येक केंद्रित धब्बे का विस्थापन पुतली के उस हिस्से पर वेवफ्रंट के ढलान को प्रकट करता है।

वेवफ्रंट सेंसिंग को एक उज्ज्वल संदर्भ स्रोत की आवश्यकता क्यों होती है?

सेंसर को वायुमंडल के साथ तालमेल बिठाने के लिए प्रति सेकंड सैकड़ों बार वेवफ्रंट को मापना चाहिए, इसलिए प्रत्येक माप केवल थोड़े समय के लिए प्रकाश एकत्र करता है। एक मंद स्रोत सटीक माप के लिए बहुत कम फोटॉन प्रदान करता है, यही कारण है कि उज्ज्वल प्राकृतिक या कृत्रिम लेजर गाइड सितारों की आवश्यकता होती है।