Şekil Değiştirebilen Aynalar ve Düzeltme
Şekil değiştirebilen aynalar ve bunları çalıştıran kontrol sistemleri, adaptif optiğin düzeltme kısmını uygulayarak, sensör tarafından ölçülen dalga cephesi bozulmalarını ortadan kaldırmak için yansıtıcı bir yüzeyi gerçek zamanlı olarak yeniden şekillendirmektedir.
Tanım
Şekil değiştirebilen bir ayna, yüzeyi bir aktüatör dizisi tarafından hızla yeniden şekillendirilebilen optik bir elemandır ve düzeltme sistemi, atmosferik bozulmaların ışın demetinden giderilmesi için dalga cephesi ölçümlerini kullanarak aynayı komuta eden kontrolör olarak tanımlanmaktadır.
Kapsam
Bu konu, piezoelektrik, elektrostatik membran ve mikroelektromekanik cihazlar dahil olmak üzere şekil değiştirebilen ayna teknolojilerini, genel görüntü hareketinin ayrı uç-eğim (tip-tilt) düzeltmesini, dalga cephesi ölçümlerini ayna komutlarına dönüştüren kontrol döngüsünü, döngü bant genişliğini ve kararlılığını ve düzeltme kalitesini nicel olarak belirleyen Strehl oranı gibi başarı ölçütlerini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Şekil değiştirebilen bir ayna şeklini nasıl değiştirmektedir?
- Genel görüntü hareketi neden ayrı bir uç-eğim (tip-tilt) aynası tarafından ayrı olarak düzeltilmektedir?
- Kontrol döngüsü ölçümleri düzeltmelere nasıl dönüştürmektedir?
- Düzeltme kalitesi nasıl nicel olarak belirlenmektedir?
Temel kuramlar
- Şekil değiştirebilen ayna aktüasyonu
- Piezoelektrik, elektrostatik veya mikroelektromekanik aktüatör dizileri, ölçülen dalga cephesi hatasına karşı koyan kontrol edilebilir bir şekil oluşturmak için ince bir yansıtıcı yüzeyi itmekte veya çekmektedir.
- Uç-eğim (tip-tilt) ve yüksek dereceli düzeltme
- En büyük atmosferik bozulma, genellikle hızlı bir uç-eğim (tip-tilt) aynası tarafından ele alınan genel dalga cephesi eğimidir; şekil değiştirebilen ayna ise daha ince yüksek dereceli sapmaları düzeltmektedir.
- Kapalı döngü kontrolü ve Strehl oranı
- Bir kontrolör, sensör sinyallerini yüksek bant genişliğinde ayna komutlarına dönüştürmektedir ve Strehl oranı ile özetlenen kalan hata, düzeltilmiş görüntünün kırınım sınırına ne kadar yakın olduğunu ölçmektedir.
Klinik önem
Şekil değiştirebilen aynanın ve kontrol döngüsünün performansı, adaptif optik görüntülerinin ne kadar keskin olacağını belirlemektedir; aktüatör sayısındaki ve hızındaki gelişmeler, ötegezegenlerin doğrudan görüntülenmesi için aşırı adaptif optiği ve çok büyük teleskoplar için planlanan çok büyük düzeltici sistemleri desteklemektedir.
Tarihçe
Erken adaptif optik sistemler, genellikle savunma amaçlı geliştirilen, onlarca aktüatöre sahip mütevazı şekil değiştirebilen aynalar kullanmıştır. Piezoelektrik ve ardından mikroelektromekanik aynalar, aktüatör sayılarını binlere çıkarmış ve adaptif ikincil aynalar, düzelticiyi teleskobun içine entegre ederek günümüzün yüksek performanslı sistemlerini mümkün kılmıştır.
Öne çıkan isimler
- Horace Babcock
- Robert Tyson
İlgili konular
Temel eserler
- tyson2015
- hardy1998
Sıkça sorulan sorular
- Bir ayna, atmosferi ortadan kaldıracak kadar hızlı bir şekilde şeklini nasıl değiştirebilmektedir?
- Şekil değiştirebilen bir ayna, arkasında onu iten ve çeken birçok küçük aktüatör bulunan ince bir yansıtıcı yüzeye sahiptir. Bu aktüatörler milisaniyenin kesirleri içinde tepki vermektedir, bu nedenle ayna, hızla değişen atmosferik bozulmayı takip etmek ve ortadan kaldırmak için saniyede yüzlerce veya binlerce kez yeniden şekillendirilebilmektedir.
- Strehl oranı nedir?
- Strehl oranı, gerçek bir görüntünün tepe parlaklığını, aynı kaynağın mükemmel, kırınım sınırlı bir görüntüsünün tepe parlaklığıyla karşılaştırmaktadır. Bire yakın bir Strehl oranı, düzeltmenin mükemmel olduğu anlamına gelirken, düşük bir değer önemli ölçüntüde kalan bulanıklığı işaret etmektedir; bu da onu adaptif optik performansının standart bir ölçüsü haline getirmektedir.