Экспериментальное исследование динамических голограмм с записью трансформированными пучками

• Автор: Фрейганг, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Статическая голографическая коррекция объективов телескопических систем

1.2. Телескопические системы с динамической нелинейно-оптической коррекцией искажений
1.3 Тонкие динамические голограммы в ОА ЖК ПМС и их применение для коррекции искажений

1.4. Ограничения прямого подхода-и пути его преодоления

Глава2. Экспериментальное исследование систем двухдлинноволновой голографии.____________________________________________;__
2.1 Описание модельного эксперимента по исследованию голографического конвертора глубины искажений
2.2 Экспериментальное исследование динамической голографической коррекции в среднем ИК-диапазоне спектра
Глава 3. Исследование схемы динамической голографической коррекции (ОВФ) с ТВ-передачей голографической информации
Глава 4. Асимметризация профиля интерференционной картины.
4.1 Асимметризация профиля интерференционной картины на основе сугубо локальной информации
4.2 Асимметризация профиля интерференционной картины голографической решётки в петле оптической обратной связи
Заключение
Литература

Введение
С момента появления первых телескопов идёт постоянная работа над улучшением качества изображения объектов, наблюдаемых при их помощи. Одной из классических задач оптики является задача получения высокого -близкого к дифракционному пределу разрешения - качества изображения в оптическом телескопе.
Разрешающая способность идеального телескопа определяется отношением длины волны используемого излучения к диаметру входного зрачка. Однако, чем больше диаметр входного зрачка, чем больше оптическая деталь, тем она тяжелее, тем её сложнее изготовить, тем больше влияние динамических, механических, тепловых и прочих нагрузок. Традиционное решение этой задачи, основанное на применении различных технологических приемов изготовления высококачественных зеркал и систем их разгрузки, достигает своего предела при диаметре главного зеркала (ГЗ) телескопа 2-3 м [1,2]. Известно, в частности, что стоимость рекордного по величине ГЗ (диаметр 2.4 м), дающего дифракционное разрешение (ГЗ космического телескопа Хаббл), составила около 1 млрд. долларов [1].
Кроме того, хорошо известно, что разрешение наземных телескопов классического типа ограничено вследствие влияния атмосферной турбулентности. В видимом диапазоне это ограничение проявляет себя на уровне, соответствующем диаметру входного зрачка 0.5-1м. Большие же главные зеркала нужны только для сбора, как можно большего количества света от слабых источников. В наше время, в стремлении преодолеть искажения вносимые атмосферой, были изготовлены телескопы для работы на борту космических аппаратов. Существует ряд задач в областях внеатмосферной наблюдательной астрономии, создания внеатмосферных систем наблюдения поверхности Земли, создания крупногабаритных поверочных коллиматоров, а также формирования направленных лазерных

пучков, где требуется получать дифракционное разрешение на значительно больших апертурах.
Кроме того, что для этих телескопов действуют очень строгие ограничения по массе, для них возникает целый ряд трудностей при поддержании требуемой формы поверхности крупногабаритного главного сферического зеркала. При габаритах телескопов создаваемых в наше время, искажения вносимые главным зеркалом, стали неизбежны.
В связи с этим возникли методы коррекции искажений, известные, как методы линейной адаптивной оптики [3]. Они основаны на использовании сложных измерительных средств, механических и электронных устройств. Обычно они реализуются в виде следующей трёхстадийной процедуры:
- Регистрация искажённого изображения и анализ его искажений с помощью специальной оптической системы (интерферометр, датчик Гартмана и т. п.).
- Цифровая (компьютерная) обработка полученной информации об искажениях.
- Вычисление требуемого оптического профиля фазового корректора и его воспроизведение с помощью некоторого специально управляемого оптического элемента (так называемого актуатора - гибкого зеркала, пространственного модулятора фазы и т. п.), входящего в состав оптической системы.
Таким образом, можно корректировать как искажения, вносимые погрешностями оптических элементов, так и вызванные турбулентностью атмосферы или вибрациями. В случае оптического телескопа в качестве актуатора может выступать само ГЗ, реализуемое как крупногабаритное гибкое зеркало, или вспомогательный корректор, размещенный в фокальном узле. В последнем случае принято говорить о системе адаптивной коррекции со вторичным контуром управления [2].
Прогресс, достигнутый в ходе разработки таких методов весьма велик, но основные недостатки этих методов остаются неизменными — высокая сложность в изготовлении, ограничение по быстродействию, и дороговизна.

Проведенные к настоящему моменту теоретические и экспериментальные исследования показали, что телескопические системы с коррекцией случайных искажений главных зеркал и оптических трактов, основывающиеся на методах нелинейной оптики и динамической голографии, являются новым перспективным классом адаптивных оптических систем. К настоящему времени экспериментально реализованы телескопы с диаметром апертуры ГЗ до ~ 0.5 м, но достаточно очевидно, что многие полезные свойства таких систем масштабируются. Так, например, предельные параметры по степени компенсации искажений не зависят от диаметра главного зеркала телескопа, поэтому при больших диаметрах телескопов, достигающих многих метров можно достичь значительного удешевления соответствующих систем.
Обладая значительной компенсационной способностью оптических искажений, достигающей нескольких десятков и даже сотен раз, такие системы могут быть эффективно применены для решения практических задач двух типов - формирование лазерных пучков высокого качества и большой апертуры и формирование изображений удаленных объектов. Задачи первого типа связаны как с проблемой передачи энергии или информации на большие расстояния (вплоть до межпланетных расстояний), так и с проблемой создания метрологической оптики большой апертуры, предназначенной для аттестации крупногабаритных оптических элементов, а также измерения неоднородности сред в больших объемах. Задачи второго типа связаны с возможностью создания систем наблюдения Земной поверхности высокого разрешения, систем связи между космическими аппаратами, а также астрономическими телескопами космического базирования нового поколения.
1.3 Тонкие динамические голограммы в ОА ЖК ПМС и их применение для коррекции искажений
Как уже было сказано выше, успехи, достигнутые на пути применения эффекта ОВФ для компенсации искажений в изображающих и формирующих