Том 34, номер 05, статья № 5

Аннотация:

Выбор параметров линзового растра в датчике волнового фронта Шэка–Гартмана, обеспечивающий минимальную остаточную ошибку реконструкции волнового фронта, является одним из решений проблемы точности измерений датчика. В настоящей работе представлены результаты численных экспериментов по оцениванию реконструкции волнового фронта, искаженного атмосферной турбулентностью, с учетом передаточных функций между телескопом и датчиком, между растром и светочувствительной матрицей приемного устройства.

Ключевые слова:

датчик волнового фронта Шэка–Гартмана, турбулентные искажения светового поля, алгоритм расчета параметров линзового растра

Список литературы:

1. Лукин В.П. Формирование оптических пучков и изображений основе применения систем адаптивной оптики // Успехи физ. наук. 2014. Т. 184, № 16. C. 599–640.
2. Ботыгина Н.Н., Колобов Д.Ю., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Чупраков С.А., Шиховцев А.Ю. Двухзеркальная адаптивная система коррекции атмосферных помех Большого солнечного вакуумного телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 7. С. 563–569; Botygina N.N., Kolobov D.Yu., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Chuprakov S.A., Shikhovtsev A.Yu. Two-mirror adaptive system for correction of atmospheric disturbances of the Large Solar Vacuum Telescope // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 6. P. 709–717. DOI: 10.1134/S1024856018060064.
3. Лукин В.П., Ботыгина Н.Н., Антошкин Л.В., Борзилов А.Г., Емалеев О.Н., Коняев П.А., Ковадло П.Г., Колобов Д.Ю., Селин А.А., Соин Е.Л., Шиховцев А.Ю., Чупраков С.А. Многокаскадная система коррекции изображения для Большого солнечного вакуумного телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 5. С. 404–413; Lukin V.P., Botygina N.N., Antoshkin L.V., Borzilov A.G., Emaleev O.N., Konyaev P.A., Kovadlo P.G., Kolobov D.Yu., Selin A.A., Soin E.L., Shikhovtsev A.Yu., Chuprakov S.A. Multi-cascade image correction system for the Large solar vacuum telescope // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 5. P. 597–606. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-725.
4. Lukin V.P., Botygina N.N., Konyaev P.A., Kulagin O.V., Gorbunov I.A. The combined use of adaptive optics and nonlinear optical wavefront reversal techniques to compensate for turbulent distortions when focusing laser radiation on distant objects // Computer Optics. 2020. V. 44, N 4. P. 519–532. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-725.
5. Lukin V.P., Botygina N.N., Emaleev O.N., Lavrinov V.V. Peculiarities of adaptive phase correction of optical wave distortions under conditions of "strong" intensity fluctuations // Quantum. Electron. 2020. V. 50, N 9. P. 866–875. DOI:10.1070/QEL17302 .
6. Rukosuev A.L., Belousov V.N., Nikitin A.N., Sheldakova Yu.V., Kudryashov A.V., Bogachev V.A., Volkov M.V., Garanin S.G., Starikov F.A. Smart adaptive optical system for correcting the laser wavefront distorted by atmospheric turbulence // Quantum Electron. 2020. V. 50, N 8. P. 707–709. DOI: 10.1070/QEL17382.
7. Венедиктов В.Ю., Венедиктов Д.В., Горелая А.В., Дмитриева А.Д., Дмитриев Д.И., Кудряшов А.В., Ловчий И.Л., Цветков А.Д., Шалымов Е.В., Шелдакова Ю.В., Шубенкова Е.В. Исследование распространения и адаптивно-оптической коррекции лазерного пучка на изолированной от внешнего воздействия атмосферной трассе // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 942–948. DOI: 10.15372/AOO20161107.
8. Боршевников А.Н., Дементьев Д.А., Леонов Е.В., Ляхов Д.М., Сохарева Г.Н., Черных А.В., Шанин Ю.И., Щипалкин В.И. Управление адаптивной оптической системой с деформируемыми зеркалами низкого и высокого пространственных разрешений // Автометрия. 2018. Т. 54, № 3. С. 119–125. DOI: 10.15372/AUT20180315.
9. Лукин В.П., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Корольков В.П., Лавринова Л.Н., Насыров Р.К., Полещук А.Г., Черкашин В.В. Датчик Шэка–Гартмана на основе растра низкоапертурных внеосевых дифракционных линз // Автометрия. 2009. Т. 45, № 2. С. 88–98.
10. Zhiqiang Xu, Shuai Wang, Mengmeng Zhao, Wang Zhao, Lizhi Dong, Xing He, Ping Yang, Bing Xu. Wavefront reconstruction of a Shack–Hartmann sensor with insufficient lenslets based on an extreme learning machine // Appl. Opt. 2020. V. 59, N 16. P. 4768–4774. DOI: 10.1364/AO.388463.
11. Vohnsen B., Carmichael M.A., Qaysi S., Sharmin N. Hartmann–Shack wavefront sensing without a lenslet array using a digital micromirror device machine // Appl. Opt. 2020. V. 57, N 22. P. E199–E204. DOI: 10.1364/AO.57.00E199.
12. Aftab M., Choi H., Liang R., Kim D.W. Adaptive Shack–Hartmann wavefront sensor accommodating large wavefront variations // Opt. Express. 2018. V. 26, N 26. P. 34428–34441. DOI: 10.1364/OE.26.034428.
13. Zhaoyi Zhu, Quanquan Mu, Dayu Li, Chengliang Yang, Zhaoliang Cao, Lifa Hu, Li Xuan. More Zernike modes’ open-loop measurement in the sub-aperture of the Shack–Hartmann wavefront sensor // Opt. Express. 2016. V. 24, N 21. P. 24611–24623. DOI: 10.1364/OE.24.024611.
14. Akondi V., Steven S., Dubra A. Centroid error due to non-uniform lenslet illumination in the Shack–Hartmann wavefront sensor // Opt. Lett. 2019. V. 44, N 17. P. 4167–4170. DOI: 10.1364/OL.44.004167.
15. Полещук А.Г., Седухин А.Г., Трунов В.И., Максимов В.Г. Датчик Гартмана на основе многоэлементных амплитудных масок с аподизированными апертурами // Компьютерная оптика. 2014. Т. 38, № 4. С. 695–703.
16. Токовинин А. Лекции по адаптивной оптике / пер. с англ. В.Д. Попова / под ред. А.А. Токовинина [Электронный ресурс]. 2005. URL: http://www.ctio.noao.edu/~atokovin/tutorial/ (дата обращения 17.11.2020).
17. Кудряшов А.В., Самаркин В.В., Шелдакова Ю.В., Александров А.Г. Анализ способа компенсации волнового фронта при использовании датчика Шэка–Гартмана как элемента адаптивной системы // Автометрия. 2012. Т. 48, № 2. С. 52–58.
18. Akondi V., Dubra A. Accounting for focal shift in the Shack–Hartmann wavefront sensor // Opt. Lett. 2019. V. 44, N 17. P. 4151–4154. DOI: 10.1364/OL.44.004151.
19. Антошкин Л.В., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Лавринова Л.Н., Лукин В.П. Дифференциальный оптический измеритель параметров атмосферной турбулентности // Оптика атмосф. и океана. 1998. Т. 11, № 11. С. 1219–1223.
20. Лавринов В.В., Лавринова Л.Н. Численный анализ реконструкции волнового фронта в условиях высокоинтенсивной атмосферной турбулентности // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 2. С. 104–112; Lavrinov V.V., Lavrinova L.N. Numerical analysis of wave-front reconstruction under conditions of high-intensity atmospheric turbulence // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 4. P. 332–339. DOI: 10.1134/S102485602004007.
21. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 211 с.
22. Антошкин Л.В., Лавринов В.В., Лавринова Л.Н. Численный анализ эволюции фазовых флуктуаций светового поля на входной апертуре адаптивной оптической системы // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 926–933.
23. Шанин О.И. Адаптивные оптические системы коррекции наклонов. Резонансная адаптивная оптика. М.: Техносфера, 2013. 296 с.
24. Noll R.J. Zernike Polynomials and atmosphere turbulence // J. Opt. Soc. Am. 1976. V. 66, N 3. P. 207–211.
22. Kucherenko M.A., Lavrinova V.V., Lavrinova L.N. Reconstruction of a wavefront distorted by atmospheric turbulence with account for optical scheme of the telescope // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2019. V. 55, N 6. P. 631–637. DOI: 10.3103/S8756699019060153.
26. Lechner D., Zepp A., Eichhorn M., Gładysz S. Adaptable Shack–Hartmann wavefront sensor with diffractive lenslet arrays to mitigate the effects of scintillation // Opt. Express. 2020. V. 28, N 24. P. 36188–36205. DOI: 10.1364/OE.410217.
27. Lardière O., Conan R., Clare R., Bradley C., Hubin N. Performance comparison of centroiding algorithms for laser guide star wavefront sensing with extremely large telescopes // Appl. Opt. 2010. V. 49, N 31. P. G78–G94.