Cermin Deformabel dan Koreksi

Cermin deformabel dan sistem kontrol yang menggerakkannya menerapkan separuh koreksi optik adaptif, membentuk ulang permukaan reflektif secara waktu nyata untuk membatalkan distorsi muka gelombang yang diukur oleh sensor.

Definition

Cermin deformabel adalah elemen optik yang permukaannya dapat dengan cepat dibentuk ulang oleh susunan aktuator, dan sistem koreksi adalah pengontrol yang menggunakan pengukuran muka gelombang untuk memerintahkan cermin sehingga distorsi atmosfer dihilangkan dari berkas cahaya.

Scope

Topik ini mencakup teknologi cermin deformabel termasuk perangkat piezoelektrik, membran elektrostatik, dan mikroelektromekanis, koreksi kemiringan-ujung terpisah dari gerakan gambar keseluruhan, loop kontrol yang mengubah pengukuran muka gelombang menjadi perintah cermin, bandwidth dan stabilitas loop, dan angka-angka kualitas seperti rasio Strehl yang mengukur kualitas koreksi.

Core questions

• Bagaimana cermin deformabel mengubah bentuknya?
• Mengapa gerakan gambar keseluruhan dikoreksi secara terpisah oleh cermin kemiringan-ujung?
• Bagaimana loop kontrol mengubah pengukuran menjadi koreksi?
• Bagaimana kualitas koreksi diukur?

Key theories

Aktuasi cermin deformabel

Susunan aktuator piezoelektrik, elektrostatik, atau mikroelektromekanis mendorong atau menarik permukaan reflektif tipis untuk memberikan bentuk yang dapat dikontrol yang berlawanan dengan kesalahan muka gelombang yang terukur.

Koreksi kemiringan-ujung dan orde tinggi

Distorsi atmosfer terbesar adalah kemiringan muka gelombang keseluruhan, sering ditangani oleh cermin kemiringan-ujung yang cepat, sementara cermin deformabel mengoreksi aberasi orde tinggi yang lebih halus.

Kontrol loop tertutup dan rasio Strehl

Pengontrol mengubah sinyal sensor menjadi perintah cermin pada bandwidth tinggi, dan kesalahan sisa, yang diringkas oleh rasio Strehl, mengukur seberapa dekat gambar yang dikoreksi dengan batas difraksi.

Clinical relevance

Kinerja cermin deformabel dan loop kontrol menentukan seberapa tajam gambar optik adaptif; kemajuan dalam jumlah dan kecepatan aktuator mendukung optik adaptif ekstrem untuk pencitraan langsung eksoplanet dan sistem korektor yang sangat besar yang direncanakan untuk teleskop yang sangat besar.

History

Optik adaptif awal menggunakan cermin deformabel sederhana dengan puluhan aktuator, sering dikembangkan untuk pertahanan. Cermin piezoelektrik dan kemudian mikroelektromekanis meningkatkan jumlah aktuator menjadi ribuan, dan cermin sekunder adaptif membangun korektor ke dalam teleskop itu sendiri, memungkinkan sistem berkinerja tinggi saat ini.

Key figures

• Horace Babcock
• Robert Tyson

Seminal works

• tyson2015
• hardy1998

Frequently asked questions

Bagaimana cermin dapat mengubah bentuk cukup cepat untuk membatalkan atmosfer?

Cermin deformabel memiliki permukaan reflektif tipis yang didukung oleh banyak aktuator kecil yang mendorong dan menariknya. Aktuator ini merespons dalam sepersekian milidetik, sehingga cermin dapat dibentuk ulang ratusan atau ribuan kali per detik untuk melacak dan membatalkan distorsi atmosfer yang berubah dengan cepat.

Apa itu rasio Strehl?

Rasio Strehl membandingkan kecerahan puncak gambar aktual dengan gambar sempurna, terbatas difraksi dari sumber yang sama. Rasio Strehl mendekati satu berarti koreksi sangat baik, sedangkan nilai rendah menunjukkan kekaburan sisa yang signifikan, menjadikannya ukuran standar kinerja optik adaptif.