Astronomie

Comment les miroirs inclinables corrigent-ils la distorsion dans l'optique adaptative ?

Comment les miroirs inclinables corrigent-ils la distorsion dans l'optique adaptative ?

J'essaie actuellement d'apprendre comment l'optique adaptative corrige le flou causé par les effets de la vision atmosphérique. C'est ma compréhension actuelle du fonctionnement de l'optique adaptative (en essayant d'offrir un contexte, j'ai une compréhension très limitée pour le moment).

Les fronts d'onde des corps célestes se déforment lorsqu'ils traversent l'atmosphère terrestre en raison des variations des indices de réfraction lorsqu'ils traversent un air de densité différente, des variations de température, etc. Pour autant que je sache, cette distorsion donne au front d'onde un aspect ondulé au lieu d'être des lignes droites parallèles. Une fois que la lumière atteint le télescope, elle est réfléchie par un miroir inclinable, puis réfléchie par un miroir déformable, puis un séparateur de faisceau divise les rayons lumineux et une moitié est passée à travers un dispositif d'échantillonnage informatique qui détecte les distorsions dans le front d'onde. Cela se fait jusqu'à 1000 fois par seconde, et d'une manière ou d'une autre, l'ordinateur fait bouger les actionneurs installés à l'arrière du miroir déformable de telle sorte que la lumière réfléchie par le miroir déformable ne soit plus déformée (c'est-à-dire que les fronts d'onde sont une ligne droite, pas sinueuse ). Ainsi, l'optique adaptative résout le problème de distorsion.

J'ai quelques questions découlant de ma compréhension actuelle :

  1. Que fait exactement le miroir inclinable pour aider à résoudre le problème de distorsion ? Wiki dit simplement qu'il résout le problème de l'aberration mais n'offre pas d'explication spécifique sur la façon dont.

  2. Pourquoi les fronts d'onde droits sont-ils idéaux pour observer les corps célestes ? Comme dans, comment l'ondulation des fronts d'onde rend-elle les images floues ?

Je pense que je pose trop de types de questions différents dans un seul message, je vais donc créer un message séparé pour cette dernière question, mais pour tous ceux qui lisent ceci :

Je continue de lire que l'augmentation de la taille du miroir primaire améliorera la résolution. J'ai vu la justification de cela en utilisant la limite de Dawe telle que

En considérant la formule R = 2,1 * 10^ 5 * longueur d'onde/ D, où R est la séparation angulaire minimale requise par deux sources ponctuelles pour qu'elles soient résolues, de sorte que lorsque le diamètre du miroir primaire augmente, D augmente, donc R diminue, ce qui signifie que la résolution du télescope est amélioré.

Je ne vois pas vraiment comment ils peuvent appliquer la formule R=… aux miroirs primaires car je ne l'ai vue dérivée que dans le contexte de la diffraction de la lumière lorsqu'elle passe à travers une petite fente, et non des miroirs (qui ne laissent pas passer la lumière traverse, mais la reflète plutôt). Quelqu'un peut-il m'expliquer pourquoi nous pouvons également appliquer cette formule aux miroirs?


Pas un expert, mais propose une solution :

question 1

La correction de l'optique adaptative est réalisée par un miroir tip-tilt et un miroir déformable. Habituellement, la distorsion du front d'onde atmosphérique (ou disons, l'écran de phase) ressemble à ceci :

Notez sa forme en rampe. En d'autres termes, les 2e et 3e termes de Zernike sont grands.

Le miroir déformable a une plage de correction limitée : il traite bien les termes de Zernike d'ordre supérieur, mais pas les 2ème et 3ème termes de Zernike. C'est pourquoi le miroir tip-tilt est ici : il introduit une correction de rampe générale pour supprimer les 2ème et 3ème termes de Zernike, puis le front d'onde ultérieur ne contient que les termes de Zernike d'ordre supérieur, et peut donc être bien corrigé par le miroir déformable.

question 2

Vous avez besoin d'un peu de connaissances en optique de Fourier pour bien comprendre. En bref, l'image $I$ (c'est aussi appelé la fonction point-spread, la réponse du système linéaire d'un système optique de Fourier) capturée sur le capteur suit : $$I(frac{x}{lambda f} ) = |mathcal{F}{p(y)*e^{j (2pi/lambda) w(y)}}|^2,$$ où $x$ et $y$ sont les coordonnées sur le capteur et l'ouverture, $lambda$ la longueur d'onde, $f$ la focale de l'objectif, $mathcal{F}$ désigne la transformée de Fourier, $p$ et $w$ sont la forme de l'ouverture et le front d'onde de distorsion, respectivement.

Pour simplifier, soit $p(y) = 1$ pour chaque $y$ (c'est-à-dire la taille d'ouverture à l'infini). Si $w(y) = 0$, alors $I(x)$ est une fonction de Dirac parfaite. Cela dit simplement que votre étoile n'a pas de flou. Au contraire, par exemple $w(x) = alpha x^2$ pour certains $alpha$, alors il en résulte un point de flou défocalisé.

La même formule ci-dessus permet également de répondre à votre question supplémentaire. Augmenter la taille de l'ouverture (le miroir principal sera finalement mappé sur l'ouverture) équivaut, dans le domaine de Fourier, à diminuer la taille du flou.


Blog du Cambridge Forecast Group

Pour plus d'informations sur AO, voir la page ASTRO289C de Claire Max.

Optique adaptative désigne des systèmes optiques qui s'adaptent à
compenser les effets optiques introduits par le milieu entre l'objet et son image.

Dans des circonstances idéales, la résolution d'un système optique est limitée par la
diffraction des ondes lumineuses. Cette soi-disant "diffraction
limit" est généralement décrit par l'angle suivant (en radians) calculé à l'aide de la longueur d'onde de la lumière et du diamètre de la pupille du système optique :

Alpha=1,22 multiplié par Lamda divisé par D

où l'angle est donné en radians. Ainsi, l'œil humain entièrement dilaté devrait être capable de séparer les objets aussi près
comme 0,3 min d'arc en lumière visible, et le télescope Keck (10 m) devrait être capable de résoudre
objets aussi proches que 0,013 arcsec.

En pratique, ces limites ne sont jamais atteintes. En raison des imperfections de la cornée et
lentille de l'œil, la limite pratique à la résolution seulement environ 1 arcmin. Pour tourner le
problème autour, les scientifiques souhaitant étudier la rétine de l'œil ne peuvent voir que les détails
environ 5 (?) microns. En astronomie, l'atmosphère turbulente brouille les images à une taille
de 0,5 à 1 arcsec même sur les meilleurs sites.

L'optique adaptative (AO) fournit un moyen de compenser ces effets, conduisant à
des images sensiblement plus nettes approchant parfois la limite de diffraction théorique. Avec
des images plus nettes entraînent un gain supplémentaire de contraste — pour l'astronomie, où les niveaux de lumière
sont souvent très faibles, cela signifie que des objets plus faibles peuvent être détectés et étudiés.


Optique adaptative pour les amateurs ?

Existe-t-il des équipements d'optique adaptative disponibles pour les amateurs ?

#2 mclewis1

Série SBIG AO. existe depuis quelques années.

#3 gdd

En voici un d'Orion qui peut être utilisé avec d'autres caméras :

#4 Eddgie

Existe-t-il des équipements d'optique adaptative disponibles pour les amateurs ?

L'optique à laquelle les autres font référence n'est pas la même chose que beaucoup de gens avaient l'habitude de dire lorsqu'ils parlaient d'"optique adaptative", et je ne suis pas sûr que l'équipement auquel ils se réfèrent soit la même chose à laquelle vous pensiez.

Les optiques mentionnées ci-dessus sont souvent appelées « optiques actives » ainsi que « optiques adaptatives ».

Doit-on entendre le terme « optique adaptative » dans le contexte de l'optique qui pourrait correct pour voir. Cette technologie utilisait généralement un laser de référence projeté dans le ciel et une déformation du miroir sur le primaire pour déformer le primaire ou les segments de miroir primaire pour tenter d'adapter le miroir au front d'onde aberrant entrant dans l'ouverture. En d'autres termes, ils ont amélioré les aberrations résultant de la vision.

Les « optiques actives » sont plus précisément appelées « Guidage à grande vitesse de pointe/inclinaison ». Cette technologie est vraiment plus axée sur la réduction de l'effet des vibrations sur la monture, ou des erreurs de suivi infimes, ou du décalage atmosphérique d'ordre inférieur (oscillation basse fréquence dans l'atmosphère qui fait se déplacer l'étoile, et non le genre d'aberration qui vient de le plus normal de voir où l'étoile est floue ou les anneaux de diffraction s'évasent et se brisent.

À partir de la page Web : Ces systèmes AO utilisent un élément transmissif tip-tilt pour corriger image vagabonde en raison des effets atmosphériques locaux d'ordre faible et pour la correction des erreurs de montage, des vibrations du vent et d'autres mouvements erratiques du système optique qui sont autrement trop rapides pour qu'un autoguideur ou un correcteur d'entraînement de télescope puisse réagir efficacement.

Donc, si vous cherchez à corriger le dérapage de l'image, ces appareils mentionnés sont tout ce dont vous avez besoin.

Si vous recherchez des optiques adaptatives qui corrigent les aberrations du front d'onde, ces systèmes ne le font pas. Ils ne corrigent que le dérapage de l'image.

Édité par Eddgie, le 24 novembre 2014 - 00h18.

#5 Pied Web

Lorsque j'ai photographié avec mes lunettes de visée Meade montées sur fourche, j'ai pu compenser complètement les oscillations de la monture avec le SBIG AO-7.

Commercialisé comme un système "d'optique adaptative", il ne ressemble en rien à un "vrai" système d'optique adaptative. Au lieu de cela, c'est juste un guide rapide, utilisant un miroir pour ajuster subtilement le chemin lumineux jusqu'à 30/Hz. C'est un outil incroyable.

Donc, oui, il existe des outils très efficaces, appelés "optique adaptative", pour l'imagerie, mais ce ne sont pas vraiment des optiques adaptatives comme il en existe, disons, au mont. Palomar.

#6 gdd

Existe-t-il des équipements d'optique adaptative disponibles pour les amateurs ?

Les optiques auxquelles les autres font référence ne sont pas la même chose que beaucoup de gens avaient l'habitude de dire lorsqu'ils parlaient d'"optique adaptative", et je ne suis pas sûr que l'équipement auquel ils se réfèrent soit la même chose à laquelle vous pensiez.

Les optiques mentionnées ci-dessus sont souvent appelées « optiques actives » ainsi que « optiques adaptatives ».

Doit-on entendre le terme « optique adaptative » dans le contexte de l'optique qui pourrait correct pour voir. Cette technologie utilisait généralement un laser de référence projeté dans le ciel et une déformation du miroir sur le primaire pour déformer le primaire ou les segments de miroir primaire pour tenter d'adapter le miroir au front d'onde aberrant entrant dans l'ouverture. En d'autres termes, ils ont amélioré les aberrations résultant de la vision.

Les « optiques actives » sont plus précisément appelées « Guidage à haute vitesse de pointe/inclinaison ». Cette technologie est vraiment plus axée sur la réduction de l'effet des vibrations sur la monture, ou des erreurs de suivi infimes, ou du décalage atmosphérique d'ordre inférieur (oscillation basse fréquence dans l'atmosphère qui fait se déplacer l'étoile, et non le genre d'aberration qui vient de le plus normal de voir où l'étoile est floue ou les anneaux de diffraction s'évasent et se brisent.

À partir de la page Web : Ces systèmes AO utilisent un élément transmissif tip-tilt pour corriger image vagabonde en raison des effets atmosphériques locaux d'ordre faible et pour la correction des erreurs de montage, des vibrations du vent et d'autres mouvements erratiques du système optique qui sont autrement trop rapides pour qu'un autoguideur ou un correcteur d'entraînement de télescope puisse réagir efficacement.

Donc, si vous cherchez à corriger le dérapage de l'image, ces appareils mentionnés sont tout ce dont vous avez besoin.

Si vous recherchez des optiques adaptatives qui corrigent les aberrations du front d'onde, ces systèmes ne le font pas. Ils ne corrigent que le dérapage de l'image.

Les "optiques adaptatives" SBIG et Orion fonctionnent davantage comme la stabilisation d'image dans les appareils photo grand public. La chose la plus proche que nous ayons de l'optique adaptative pour l'amateur typique est la technique "d'imagerie chanceuse" utilisée pour l'imagerie du système solaire, seulement au lieu de reformer le front d'onde avant qu'il n'atteigne le capteur, le post-traitement déduit quelle image pourrait entraîner une multitude d'images uniques. Mais les faibles DSO ne fournissent pas suffisamment d'informations sur les sous-expositions qui ne durent qu'une petite fraction de seconde. Cependant, il existe des caméras à très faible bruit disponibles qui feront des sous-expositions DSO de 1 à 2 secondes, ce qui est un pas dans la bonne direction.

#7 freestar8n

Je ne sais pas d'où vient l'idée qu'il s'agit d'une "optique active" - ​​car les corrections rapides de pointe / inclinaison s'ajustent au front d'onde tout autant que d'autres termes d'aberration tels que la défocalisation. « L'optique active » fait référence à des ajustements très lents du système optique causés par la flexion - tels que les supports des segments de miroir. L'échelle de temps ressemble plus à des minutes qu'à 10 Hz d'un système d'optique adaptative amateur typique.

Si vous regardez le travail de Fried sur l'imagerie à longue exposition par rapport à l'imagerie à exposition courte, la principale différence est le mouvement de la tache stellaire causé par l'inclinaison du front d'onde. C'est une partie importante de la vision qui fait gonfler les étoiles - et il a un terme de Zernike rapide, tout comme les autres termes de l'optique adaptative. Vous pourriez l'appeler optique adaptative tip/tilt ou optique adaptative de premier ordre - mais je ne l'appellerais pas optique active.

Même si je pense que c'est vraiment une forme d'optique adaptative - en pratique, lorsque les amateurs l'utilisent, un avantage clé qu'ils peuvent obtenir dans leurs images est simplement un guidage plus précis et une meilleure correction de leurs montures. Ainsi, même si la technologie est rapide, il se peut que le principal avantage que les gens en retirent soit simplement une meilleure correction des problèmes de guidage plutôt que des problèmes atmosphériques.

#8 gdd

Je pense que l'idée que l'optique active ou adaptative corrige pour voir est que le problème de la turbulence atmosphérique est généralement mentionné. La turbulence change plus que la position de l'image ou la mise au point globale, elle change différentes parties de l'image différemment et simultanément. J'ai pris une vidéo des taches solaires. Ils ne se contentent pas de secouer, mais se transforment d'une forme à une autre, parfois au même endroit, vous verriez un endroit, puis deux, puis aucun, le tout en une fraction de seconde. Les explications doivent dire ce que les déformations du miroir corrigent.

#9 freestar8n

Oui - et un élément clé de la turbulence est la pointe/inclinaison rapide du front d'onde. C'est une partie réelle de la vision, tout comme les autres distorsions du front d'onde - et l'optique adaptative est là pour la corriger. Un observatoire professionnel utiliserait une optique active pour effectuer des changements très lents dans les supports de miroir - et il utiliserait une optique adaptative pour des changements rapides de pointe / inclinaison, de mise au point, sphérique - et toute autre aberration qu'il peut annuler. Il se trouve que les trucs amateurs ne corrigent que l'inclinaison / l'inclinaison - mais c'est toujours rapide, important et dans le domaine de l'optique adaptative.

#10 freestar8n

Et pour répondre à la question de l'OP - les seules optiques adaptatives pour l'astro amateur que je connaisse proviennent de SBIG, Orion et StarlightXpress.

#11 Corse

Vous voudrez peut-être jeter un œil à :

#12 jeff.bottman

C'est exactement comme les jumelles à stabilisation d'image Canon, si j'ai bien compris. Elles ne sont pas commercialisées comme des jumelles « Adaptatives » !

#13 Lucullus

L'optique adaptative amateur et le guidage ne sont-ils pas en fait réel optique adaptative au sens professionnel, juste avec la limite de ne pouvoir corriger que l'inclinaison/l'inclinaison ? Si nous regardons les polynômes de Zernike https://www.google.c. zernike&imgrc=_ tip & tilt ne sont que des aberrations de premier ordre, mais néanmoins, c'est la première étape de l'optique adaptative professionnelle. Les professionnels corrigent simplement les termes plus élevés également, ainsi que la vision atmosphérique chaotique. En ce sens, les optiques amateurs, ainsi que les miroirs actifs, sont également des optiques adaptatives, mais ne corrigeant que les tout premiers ordres d'aberrations de Zernike. Ou ai-je tort?

#14 ram812

Vous voudrez peut-être lire le rapport de Claire Max (non classé pour le moment) du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie. qu'elle et son équipe ont trouvé il y a quelques années un moyen de mesurer et d'éliminer avec précision le scintillement d'une étoile. Il fonctionne en faisant briller un laser dans le ciel pour créer une étoile artificielle, puis en "agitant" le miroir principal du télescope de la même quantité, éliminant ainsi l'effet de scintillement. Fondamentalement, une "Étoile Guide Laser". L'observatoire de Lick était l'endroit où il a été utilisé pour la première fois, je crois. J'espère que cela aide, pas vraiment ce que les petits télescopes utiliseraient sans beaucoup d'argent ! Ralph

#15 Obéron

L'optique adaptative amateur et le guidage ne sont-ils pas en fait réel optique adaptative au sens professionnel, juste avec la limite de ne pouvoir corriger que l'inclinaison/l'inclinaison ? Si nous regardons les polynômes de Zernike https://www.google.c. zernike&imgrc=_ tip & tilt ne sont que des aberrations de premier ordre, mais néanmoins, c'est la première étape de l'optique adaptative professionnelle. Les professionnels corrigent simplement les termes plus élevés également, ainsi que la vision atmosphérique chaotique. En ce sens, les optiques amateurs, ainsi que les miroirs actifs, sont également des optiques adaptatives, mais ne corrigeant que les tout premiers ordres d'aberrations de Zernike. Ou ai-je tort?

#16 Lucullus

Droite?! Ce n'est pas la faute des polynômes de Zernike si le premier ordre (Tip/Tilt) ne nécessite pas la correction d'une étoile guide laser et les ordres supérieurs, ainsi que la vision chaotique en ont besoin. D'un point de vue linguistique, l'optique adaptative aussi bien active que classique pourrait être résumée sous le titre « optique adaptative » et le premier terme de Zernike comme « pseudo-adaptative » ou plus. J'aimerais entendre l'opinion de jhayes_tucson à ce sujet.

#17 Alpha

Droite?! Ce n'est pas la faute des polynômes de Zernike si le premier ordre (Tip/Tilt) ne nécessite pas la correction d'une étoile guide laser et les ordres supérieurs, ainsi que la vision chaotique en ont besoin. D'un point de vue linguistique, l'optique adaptative aussi bien active que classique pourrait être résumée sous le titre « optique adaptative » et le premier terme de Zernike comme « pseudo-adaptative » ou plus. J'aimerais entendre l'opinion de jhayes_tucson à ce sujet.

Les étoiles guides laser sont insensibles au mouvement de l'image (tip-tilt). Il faut avoir une étoile guide naturelle pour corriger le mouvement de l'image tip-tilt. Un simple miroir tip-tilt ou parfois une optique active sont utilisés pour les corrections tip-tilt.

J'espère que cela explique la confusion sur les optiques actives et les miroirs inclinables (unités A/O amateur)

#18 freestar8n

Il n'est pas nécessaire de redéfinir ces termes. L'optique adaptative fait référence à des corrections rapides pour corriger les aberrations atmosphériques de l'étoile - et la pointe / inclinaison sont des termes d'aberration de Zernike parfaitement normaux résultant de la turbulence atmosphérique. L'optique active fait référence à des corrections beaucoup plus lentes de l'optique et de la mécanique du système de télescope - par ex. flexion des composants ou affaissement du miroir dans son alvéole. C'est ainsi que R. N. Wilson utilise ces termes. Je n'ai vu que des corrections rapides de pointe / inclinaison appelées optiques "actives" dans des discussions amateurs qui sont déconnectées de la littérature.

Oui - les optiques adaptatives à pointe/inclinaison simples utilisées par les amateurs sont très différentes des systèmes élaborés utilisés par les professionnels. Mais c'est toujours une forme d'optique adaptative - et non une optique active.

Il y a un autre terme à surveiller - et c'est la scintillation ou le scintillement. Ces termes se réfèrent aux changements de flux d'une étoile - et sont très différents des aberrations du front d'onde. Le front d'onde pourrait arriver parfaitement et sans distorsion - mais si l'intensité change, il y a alors une scintillation ou un scintillement. La vision et la scintillation sont des choses différentes avec des causes atmosphériques différentes.

#19 Jon Isaacs

Il y a un an ou deux, j'ai acheté un Starblast de 6 pouces qui avait été annoncé sur ma Craigslist locale. En tournant, le vendeur avait utilisé la lunette pour démontrer la faisabilité de mesurer la rectitude des rails de chemin de fer. Le vendeur était le Dr Donald Bruns qui a récemment pris sa retraite d'une carrière en conception optique. D'après ce que j'ai compris, Don avait travaillé pour l'une de ces petites entreprises qui travaillent pour diverses branches du gouvernement américain où une autorisation très secrète est obligatoire.

J'ai passé une heure des plus intéressantes en conversation.Quoi qu'il en soit, Don est un astronome amateur actif et à sa retraite, il a une fois de plus tourné ses efforts vers l'optique adaptative pour l'amateur.

Le système de Don est un véritable système d'optique adaptative qui a une réponse en millisecondes. En répondant à mes questions, il a dit que les systèmes Orion et Sbig étaient censés corriger les erreurs de guidage.

J'ai scanné l'article du Dr Baudat dans son lien et les conclusions de Don étaient conformes à celles du Dr Baudat. Ce qui m'intéressait le plus était le très petit champ de vision qui peut être corrigé, un rayon corrigé de 4 secondes d'arc pour le champ de vision me vient à l'esprit. Je pense que beaucoup sont probablement comme moi, je pensais que le champ serait beaucoup plus grand , au moins une minute d'arc.

Le Dr Bruns est membre de CloudyNights. Peut-être qu'il verra ce fil et en profitera pour fournir un rapport d'avancement mis à jour.

#20 freestar8n

L'affirmation est que si un système corrige uniquement les erreurs de pointe/inclinaison, il s'agit d'une optique active et non d'une optique adaptative. C'est faux car c'est contraire à l'usage professionnel. Ironiquement, je ne connais aucun système amateur qui utilise réellement l'optique active - dans le sens où le terme est utilisé professionnellement. Il faudrait que ce soit un système qui apporte des corrections lentes à la mécanique ou au support du rétroviseur en réponse aux changements de charge. Je ne connais aucun système amateur qui fasse ça.

Si vous lisez les descriptions des appareils d'optique adaptative amateurs par sbig ou sx - etc. - ils prétendent clairement et ont l'intention de corriger pour voir. Ils peuvent également corriger les erreurs de guidage/montage - et c'est probablement le cas lorsque les corrections sont aussi lentes que 1 Hz environ. Mais lorsqu'ils fonctionnent à 20 Hz et que la vision n'est ni parfaite ni terrible - il n'y a aucune raison pour qu'ils ne corrigent pas exactement les mêmes erreurs de pointe / inclinaison qui sont supprimées par les systèmes d'optique adaptative professionnels - qui reposent souvent sur un scène conçue uniquement pour ce composant.

Certaines choses sont donc sûres : les corrections rapides de pointe/inclinaison sont des optiques adaptatives et non des optiques actives. De plus, les divers produits amateurs sont "destinés" à corriger pour une vision rapide.

Maintenant, il y a une question distincte de savoir s'ils atteignent vraiment cet objectif de réduire l'impact de la vision du mouvement. Il est difficile de répondre car il est difficile de séparer les petites erreurs de montage des erreurs de visualisation. Si le système corrige les erreurs de pointe/inclinaison dues à la turbulence, la zone de correction devrait s'aggraver à mesure que vous vous éloignez de l'étoile guide. La distance n'a pas besoin d'être de secondes d'arc - elle peut être de plusieurs minutes d'arc selon la nature et la fréquence de la turbulence. Mais je ne connais aucune image amateur qui ait montré cette chute du tout - mais je ne connais pas non plus quelqu'un qui l'ait vraiment examiné attentivement. Ce serait une "preuve" pour moi qu'il corrige vraiment pour voir - et bien que je n'aie pas vu une telle preuve - il n'y a aucune raison fondamentale pour que le basculement/inclinaison rapide seul ne puisse pas produire un tel résultat.

Dans mon travail de guidage, je le regarde de l'autre côté - qu'en effet le principal avantage de tels systèmes est de fournir des corrections rapides des erreurs de montage. J'insiste donc sur le fait qu'une grande partie des avantages de l'AO peut être réalisée simplement par des corrections de latence plus strictes et plus faibles avec la monture elle-même - et en étudiant l'étoile guide aux taux vidéo. Mais cela ne signifie pas qu'un niveau de correction supplémentaire dans la plage de 10 à 20 Hz ne commencerait pas à corriger les vrais effets de vision.


Informations complémentaires

Optique adaptative : qu'est-ce que c'est [email protected] a un ensemble de pages qui décrivent ce qu'est l'optique adaptative, pourquoi nous en avons besoin, comment elle fonctionne, ses limites et des liens vers d'autres ressources AO. Vous pouvez accéder aux versions imprimables des pages. Fait partie du Centre américain d'optique adaptative.

Adaptive Optics: Past, Present and Future est un ensemble de diapositives sur l'optique adaptative se concentrant sur les applications astronomiques mais discutant également d'autres.

L'optique adaptative avec Gemini fournit une introduction simple d'une page au sujet.

Research Network for Adaptive Optics est la page d'accueil des chercheurs australiens impliqués dans des projets astronomiques et d'autres AO. Beaucoup d'informations et de liens.

Sharper Eyes on the Sky du Dr John O'Byrne de l'Université de Sydney est une version en ligne d'un article de 1996 qu'il a écrit pour Sky & Space Magazine. Bien que la technologie se soit développée depuis l'article, elle offre toujours un excellent aperçu de la résolution, voyant et l'optique adaptative.

Le VLT Active Optics System a un schéma clair et un aperçu technique du système.

Twinkle, twinkle little star: le besoin d'optique adaptative en astronomie optique est un ensemble de diapositives. Le traitement devient très mathématique par endroits mais l'information est claire et accessible.


Optique Adaptative - Coudé

L'AO-C corrige les composantes de la vision atmosphérique et locale dans des conditions de vision modérées à bonnes et les erreurs optiques du télescope pour les instruments coudé. Il fournit également des informations sur le chiffre M1. Il comprend l'optique adaptative de haut niveau (composants du capteur de front d'onde et le système en temps réel) le système M5 Fast Tip/Tilt (le miroir, la plate-forme de basculement/inclinaison, le système de refroidissement, les câbles et le rack électronique) le système de miroir déformable M9 (un DM à contrôle thermique, électronique d'entraînement, câblage et rack électronique) et le système Correlation Tracker (un capteur de front d'onde avec une caméra haute vitesse et le contrôleur en temps réel).

Optique Active - Coudé

L'aO-C fournit des informations de front d'onde d'ordre faible à huit points de champ hors axe pour maintenir l'alignement optique quasi-statique du télescope. Dans certaines circonstances, ce système fournira également des informations sur le chiffre M1, bien que cela soit systématiquement effectué par l'AO-C lorsque ce système fonctionne.

Visionneuse de contexte - Coudé

Le Context Viewer est une caméra vidéo utilisée pour surveiller l'image transmise aux instruments coudé.

Articles communs

Ces éléments sont communs à la fois à AO et à aO dans la salle de coudé. Certains des éléments incluent : Contrôleur WFC-Coudé, séparateur de faisceau primaire, banc optique avec couvercle et racks électroniques.


En imagerie rétinienne

Les aberrations oculaires sont des distorsions du front d'onde traversant la pupille de l'œil. Ces aberrations optiques diminuent la qualité de l'image formée sur la rétine, nécessitant parfois le port de lunettes ou de lentilles de contact. Dans le cas de l'imagerie rétinienne, la lumière sortant de l'œil porte des distorsions de front d'onde similaires, entraînant une incapacité à résoudre la structure microscopique (cellules et capillaires) de la rétine. Les lunettes et les lentilles de contact corrigent les « aberrations de faible ordre », telles que la défocalisation et l'astigmatisme, qui ont tendance à être stables chez l'homme pendant de longues périodes (des mois ou des années). Bien que la correction de ceux-ci soit suffisante pour un fonctionnement visuel normal, elle est généralement insuffisante pour obtenir une résolution microscopique. De plus, les « aberrations d'ordre élevé », telles que la coma, l'aberration sphérique et le trèfle, doivent également être corrigées afin d'obtenir une résolution microscopique. Les aberrations d'ordre élevé, contrairement aux aberrations d'ordre faible, ne sont pas stables dans le temps et peuvent changer avec des fréquences comprises entre 10 & 160 Hz et 100 & 160 Hz. La correction de ces aberrations nécessite une mesure et une compensation continues à haute fréquence.

Mesure des aberrations oculaires

Les aberrations oculaires sont généralement mesurées à l'aide d'un capteur de front d'onde, et le type de capteur de front d'onde le plus couramment utilisé est le Shack-Hartmann. Les aberrations oculaires sont causées par des non-uniformités de phase spatiale dans le front d'onde sortant de l'œil. Dans un capteur de front d'onde Shack-Hartmann, ceux-ci sont mesurés en plaçant un réseau bidimensionnel de petites lentilles (lentilles) dans un plan pupillaire conjugué à la pupille de l'œil et une puce CCD au plan focal arrière des lentilles. Les petites lentilles provoquent la focalisation des spots sur la puce CCD, et les positions de ces spots sont calculées à l'aide d'un algorithme de centroïde. Les positions de ces spots sont comparées aux positions des spots de référence, et les déplacements entre les deux sont utilisés pour déterminer la courbure locale du front d'onde - une estimation des non-uniformités de phase provoquant l'aberration.

Correction des aberrations oculaires

Une fois que les erreurs de phase locales dans le front d'onde sont connues, elles peuvent être corrigées en plaçant un modulateur de phase tel qu'un miroir déformable dans un autre plan du système conjugué à la pupille de l'œil. Les erreurs de phase peuvent être utilisées pour reconstruire le front d'onde, qui peut ensuite être utilisé pour contrôler le miroir déformable. Alternativement, les erreurs de phase locales peuvent être utilisées directement pour calculer les instructions du miroir déformable.

Fonctionnement en boucle ouverte ou en boucle fermée

Si l'erreur de front d'onde est mesurée avant qu'elle n'ait été corrigée par le correcteur de front d'onde, alors le fonctionnement est dit « en boucle ouverte ». Si l'erreur de front d'onde est mesurée après avoir été corrigée par le correcteur de front d'onde, alors le fonctionnement est dit "en boucle fermée". Dans ce dernier cas, les erreurs de front d'onde mesurées seront faibles et les erreurs de mesure et de correction sont plus susceptibles d'être supprimées. La correction en boucle fermée est la normale.

Applications

L'optique adaptative a d'abord été appliquée à l'imagerie rétinienne par illumination pour produire des images de cônes uniques dans l'œil humain vivant. Il a également été utilisé en conjonction avec l'ophtalmoscopie laser à balayage pour produire (également dans les yeux humains vivants) les premières images de la microvascularisation rétinienne et du flux sanguin associé et des cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien en plus des cônes uniques. Combinée à la tomographie par cohérence optique, l'optique adaptative a permis de collecter les premières images tridimensionnelles de photorécepteurs à cônes vivants. [11]


Optique adaptative et interféromètre pour amateurs ?

La puissance de calcul/de traitement est très bon marché de nos jours. Avec les nombreux CCD amateurs puissants et autres équipements d'imagerie électronique d'aujourd'hui, pourquoi n'avons-nous pas encore vu des interféromètres amateurs et tenté de construire des optiques adaptatives ? Bien sûr, cela coûterait cher pour les premiers, mais un interféromètre très basique ne comprend que deux télescopes que vous pensez pouvoir être conçus avec le logiciel de contrôle étant probablement la tâche la plus ardue. Je suppose qu'un outil de distanciation de précision laser ne devrait pas être trop difficile à construire. Du côté de l'optique adaptative, pourquoi je me demande si personne n'a construit d'optique segmentée multi-miroirs ?

Ok donc si je rêve ici, quelle est votre meilleure estimation quand ce type de technologie sera disponible pour les amateurs sérieux ? Compte tenu de l'avancée rapide du matériel d'imagerie en général, on se demande ce que nous aurons à notre disposition en 2022 ?

#2 GénéT

#3 Tony Flandre

#4 ChipAtNight

#5 tecmage

#6 Achernar

C'est incroyablement compliqué et le matériel nécessaire est également très coûteux, même pour les professionnels. L'interférométrie notamment. Peut-être que l'optique adaptative pourrait éventuellement entrer dans le domaine des amateurs, mais même là, cela coûtera très cher. Je crois qu'il existe une sorte de système d'optique adaptative conçu par SBIG pour les caméras CCD pour lutter contre les effets de la vision sur les images prises avec une caméra CCD, mais rien à ma connaissance n'existe autrement.

#7 FlorinAndrei

Au fil des années, je remarque de plus en plus souvent des commentaires du genre : "la puissance de calcul est super bon marché de nos jours, alors pourquoi ne l'avons-nous pas fait. " et puis il y a la description d'une tâche très complexe qui nécessite exotique, chère , matériel dédié très complexe.

Je pense que l'omniprésence d'une puissance de calcul abondante et bon marché nous trompe, ou du moins fausse la perspective. Voici un exemple pratique que j'ai regardé récemment. Je pourrais coder le gouverneur logiciel pour un quadricoptère littéralement en un après-midi (enfin, la version 0.1, avec des bogues), et l'ordinateur pour l'exécuter est bon marché, très petit, léger et coûte à peu près le même prix qu'un livre relié.

Mais ensuite, le code et l'ordinateur doivent faire fonctionner le matériel de l'hélicoptère : les moteurs, les hélices, les capteurs et tout le reste - rendre cette partie est beaucoup plus difficile. L'aspect informatique des choses est relativement trivial. Je suis presque tombé dans le même piège, j'ai commencé à regarder du côté du logiciel et j'ai pensé que c'était un projet assez trivial, puis j'ai regardé du côté des choses qui génèrent réellement de l'ascenseur, et j'ai changé d'avis assez rapidement.

Je pense que le même argument s'applique à l'optique adaptative et à bien d'autres choses. Ce n'est pas plus répandu à cause de tout le matériel mystérieux impliqué. Le côté informatique est "facile", comparativement.

#8 brianb11213

Je crois qu'il existe une sorte de système d'optique adaptative fabriqué par SBIG pour la caméra CCD pour lutter contre les effets de la vision sur les images prises avec une caméra CCD

Ce n'est pas de la vraie optique adaptative (quoi qu'en dise la publicité). Il s'agit d'un système d'autoguidage à action très rapide qui décale l'image pour compenser les changements de position de l'image dus aux effets de la vibration du vent et des effets visuels - bien qu'avec de plus grandes ouvertures d'amateur (plus de 8 "), les effets de visualisation s'étalent plutôt que de déplacer l'image et le contrôle indépendant sections du miroir est nécessaire pour contrer cela.

Le fait est que, pour des ouvertures professionnelles plus petites (certainement jusqu'à 2 mètres), il est beaucoup plus rentable de trouver un site avec une vision plus stable que d'installer des packages d'optique adaptative constitués de miroirs multi-segments avec contrôle informatique. Lorsque vous arrivez aux portées de la classe 8 mètres et plus, les sites appropriés n'existent pas et la façon difficile de jouer au jeu devient la seule façon qui fonctionne.

#9 FlorinAndrei

Le fait est que pour des ouvertures professionnelles plus petites (certainement jusqu'à 2 mètres), il est beaucoup plus rentable de trouver un site avec une vision plus stable que d'installer des packages d'optique adaptative constitués de miroirs multi-segments avec contrôle informatique.

Pourriez-vous truquer l'image avec un miroir plus petit plus proche du plan focal ? Plus petit, segmenté, contrôlé par ordinateur, actionné par. euh. Je ne sais pas, éléments piézo? (les piezo auraient-ils assez d'amplitude ? ils sont certainement assez rapides)

S'il n'est pas segmenté, alors un plat très fin avec des actionneurs à l'arrière ? Cela fonctionnerait-il ?

De combien d'actionneurs auriez-vous besoin pour une reconstruction décente de l'image ?

#10 Tony Flandre

Au fil des années, je remarque de plus en plus souvent des commentaires du genre : "la puissance de calcul est super bon marché de nos jours, alors pourquoi ne l'avons-nous pas fait. " et puis il y a la description d'une tâche très complexe qui nécessite exotique, chère , matériel dédié très complexe.

Je pense que l'omniprésence d'une puissance de calcul abondante et bon marché nous trompe .

Le matériel électronique se trouve être un domaine qui n'a pas encore mûri, comme l'indique la loi de Moore - la capacité pour un coût donné double encore tous les deux ans.

Tout le monde sait que cela ne peut pas durer éternellement, aucune véritable courbe de croissance exponentielle n'existe dans la nature. Pour tout ce qui ressemble à une courbe de croissance exponentielle, c'est soit le "genou" d'une courbe en forme de S - la partie avant que les facteurs limitants n'entrent en jeu. Ou c'est le début d'une explosion qui se terminera en catastrophe.

La plupart des domaines, tels que le génie mécanique et la science des matériaux, continuent de s'améliorer, mais à une vitesse modeste. Contrairement à l'électronique, il n'y a pas de fruits à portée de main à récolter. C'est pourquoi les Ford Model-T continuent de rouler sur nos autoroutes - elles sont plus lentes, moins économes en carburant et plus sales que les voitures modernes, mais pas énormément, car elles reposent sur des technologies beaucoup plus proches de la saturation.

Ne sous-estimez pas non plus le problème du logiciel. En tant qu'ancien ingénieur logiciel, je peux témoigner que les logiciels ne suivent pas et ne peuvent pas suivre la loi de Moore. Quand un logiciel devient deux fois plus complexe, il est (au moins) quatre fois plus difficile à construire et à maîtriser.

Le logiciel pour l'optique adaptative n'est pas facile du tout. L'aspect informatique est trivial, vous pouvez le rechercher dans un livre. Mais vous devez également avoir un modèle du comportement de l'atmosphère, quelque chose qui n'est pas bien compris. Et le logiciel doit compenser toutes les bizarreries des moteurs d'actionneurs qui remodèlent les miroirs et la manière complexe dont le verre réagit à ces actionneurs.

Le logiciel de contrôle de processus, qui existe à l'interface entre les ordinateurs et le monde physique réel, n'est pas facile à maîtriser.


Dobs amateurs d'optique adaptative ?

Mes questions pour les observateurs dob vétérans du CN seraient les suivantes : existe-t-il des dobs domestiques d'optique adaptative ? et Fournissent-ils un véritable coup de pouce aux téléspectateurs uniquement visuels ? Bien sûr, l'optique adaptative est maintenant utilisée sur la plupart des grands télescopes du monde et sera également utilisée avec le JWST. Alors, juste curieux de savoir si cette technologie s'est infiltrée sur le marché de la dob amateur ?

#2 Jon Isaacs

Mes questions pour les observateurs dob vétérans du CN seraient les suivantes : existe-t-il des dobs domestiques d'optique adaptative ? et Fournissent-ils un véritable coup de pouce aux téléspectateurs uniquement visuels ? Bien sûr, l'optique adaptative est maintenant utilisée sur la plupart des grands télescopes du monde et sera également utilisée avec le JWST. Alors, juste curieux de savoir si cette technologie s'est infiltrée sur le marché de la dob amateur ?

L'année dernière, j'ai longuement parlé avec Don Bruns. Don venait de prendre sa retraite après une carrière en tant que scientifique principal dans une petite entreprise privée et semble avoir été dans l'AO depuis le début. Dans les années 90, il a développé un système AO et maintenant il travaille à nouveau sur un système AO pour les amateurs. Nouveau, il travaille sur un nouveau système.

#3 RJE

Vous avez un caractère supplémentaire à la fin de votre lien, arrive

Édité par EJN, 03 mai 2016 - 16:54.

#4 Jon Isaacs

Vous avez un caractère supplémentaire à la fin de votre lien, arrive

"pas trouvé."

Voici le bon lien :

http://www.stellarpr. tive/AO5lit.htm

Merci .. J'ai enfin réussi à régler le problème. Don Bruns est membre de Cloudy Nights..

#5 Daniel Mounsey

# 6 Jon Isaacs

J'en ai parlé à Don Bruns. Il y a une raison pour laquelle ils ont choisi une étoile d'environ 4 secondes d'arc, l'optique adaptative ne fonctionne que sur un champ de vision très étroit, quelques secondes d'arc.

#7 davidpitre

Juste pour être clair, l'AO 5 est pour l'imagerie. Un système d'AO visuelle directe à travers l'oculaire nécessiterait un miroir déformable, ce qui ne devrait pas arriver de si tôt pour les systèmes amateurs.

#8 Jon Isaacs

Juste pour être clair, l'AO 5 est pour l'imagerie. Un système d'AO visuelle directe à travers l'oculaire nécessiterait un miroir déformable, ce qui ne devrait pas arriver de si tôt pour les systèmes amateurs.

L'AO-5 utilise des lentilles plutôt que des miroirs mais je pense que l'effet est le même. Je pense que ce qu'il faut retenir, c'est le petit champ de vision des systèmes AO

"Comme la turbulence atmosphérique limite le champ de vision de la correction complète, seules les cibles de petit diamètre peuvent profiter de la correction adaptative. De plus, la magnitude limite est déterminée par la taille de la sous-ouverture. Pour un télescope de 16", les cibles jusqu'à la magnitude 9 devraient être utile. Cela inclut les lunes galiléennes, Mars (lorsqu'elle est loin de la Terre), Uranus, Neptune et de nombreuses étoiles doubles proches. L'objectif de conception est d'obtenir des résolutions de 0,3 seconde d'arc avec un correcteur lisse.

"Mars (lorsqu'il est loin de la Terre) fournit une sorte d'estimation du champ de vision, Mars est à environ 4 secondes d'arc près de la conjonction supérieure. On pourrait espérer qu'un système AO serait utile pour Jupiter et Saturne mais cela ne semble pas Je crois comprendre que cette limitation n'est pas liée à l'équipement mais plutôt aux limitations inhérentes à l'AO.

#9 csrlice12

Mes télescopes me disent qu'ils vont bien.c'est cette atmosphère utilisant un composant biologique qui est le problème.

#10 jayhall0315

Merci pour l'information Jon et les autres. Lecture intéressante.

#11 davidpitre

Juste pour être clair, l'AO 5 est pour l'imagerie. Un système d'AO visuelle directe à travers l'oculaire nécessiterait un miroir déformable, ce qui ne devrait pas arriver de si tôt pour les systèmes amateurs.

L'AO-5 utilise des lentilles plutôt que des miroirs mais je pense que l'effet est le même.

Le PO a posé des questions sur la disponibilité de l'AO pour une utilisation visuelle. Je ne vois pas comment le système AO-5 pourrait être utilisé visuellement. Un miroir déformable pourrait en théorie être utilisé pour le visuel. Je ne pense pas que l'effet soit le même pour l'utilisation potentielle visuellement à l'oculaire. Je ne pense pas qu'il existe de système AO disponible pour les amateurs qui pourrait être utilisé à l'oculaire.

#12 Jon Isaacs

Juste pour être clair, l'AO 5 est pour l'imagerie. Un système d'AO visuelle directe à travers l'oculaire nécessiterait un miroir déformable, ce qui ne devrait pas arriver de si tôt pour les systèmes amateurs.

L'AO-5 utilise des lentilles plutôt que des miroirs mais je pense que l'effet est le même.

Le PO a posé des questions sur la disponibilité de l'AO pour une utilisation visuelle. Je ne vois pas comment le système AO-5 pourrait être utilisé visuellement. Un miroir déformable pourrait en théorie être utilisé pour le visuel. Je ne pense pas que l'effet soit le même pour l'utilisation potentielle visuellement à l'oculaire. Je ne pense pas qu'il existe de système AO disponible pour les amateurs qui pourrait être utilisé à l'oculaire.

Je suis d'accord, c'est pourquoi j'ai souligné la discussion de Don Bruns sur l'optique adaptative et l'astronome amateur. Mais la raison pour laquelle cela me semble peu pratique n'est pas à cause de l'utilisation d'objectifs mais plutôt à cause du fait qu'il offre des performances de diffraction limitées 50% du temps les bonnes nuits, 10% les moins bonnes nuits plus le fait que le champ de vue est mesurée en secondes d'arc. Il est conçu pour être utilisé en conjonction avec "Lucky Imaging".

Ce que je trouve intéressant, c'est qu'il semble que le principe de base de l'AO qui implique une corrélation en temps réel signifie qu'une bonne correction n'est possible que sur des champs de vision d'une seconde d'arc et donc à des fins visuelles, ce serait d'une utilité très limitée.

il serait intéressant que Don se joigne à cette discussion.

#13 Obéron

Un système d'objectif serait ce que l'on appelle « basculement », ce qui signifie qu'il agit rapidement pour compenser la gigue. Il ne corrige pas tant le front d'onde de l'image qu'il empêche simplement l'étoile de trembler, c'est-à-dire qu'il corrige les erreurs les plus grossières et agit ainsi comme un autoguideur à réponse très rapide. Un système de miroir, d'autre part, peut utiliser un miroir souple avec des supports micro-ajustables pour remodeler rapidement le miroir et ainsi compenser et corriger un front d'onde déformé. Le système d'inclinaison de la pointe est considéré comme plus basique ou grossier, mais c'est un bon début. Un système professionnel peut utiliser les deux, essentiellement pour donner moins de travail au système de miroir.

#14 Obéron

Malheureusement, comme l'observe Jon, ils ne fonctionnent que sur un très petit champ, quelques secondes d'arc, et aussi uniquement en très bonne visibilité. Donc pas beaucoup d'utilité pour nous.

#15 Jon Isaacs

Un système d'objectif serait ce que l'on appelle « basculement », ce qui signifie qu'il agit rapidement pour compenser la gigue. Il ne corrige pas tant le front d'onde de l'image qu'il empêche simplement l'étoile de trembler, c'est-à-dire qu'il corrige les erreurs les plus grossières et agit ainsi comme un autoguideur à réponse très rapide. Un système de miroir, d'autre part, peut utiliser un miroir souple avec des supports micro-ajustables pour remodeler rapidement le miroir et ainsi compenser et corriger un front d'onde déformé. Le système d'inclinaison de la pointe est considéré comme plus basique ou grossier, mais c'est un bon début. Un système professionnel peut utiliser les deux, essentiellement pour donner moins de travail au système de miroir.

Le système AO-5 semble être plus qu'un simple basculement et basculement :

« Si la stabilisation d'image rapide est incluse, le télescope peut produire des images à diffraction limitée quelques pour cent du temps, lors d'une très bonne nuit. près de 50 % les bonnes nuits et reste à environ 10 % les nuits médiocres."

Je pense qu'il existe un certain nombre de façons différentes d'examiner les corrections d'ordre supérieur. Conceptuellement, le miroir déformable est le plus simple à comprendre mais ce que je comprends c'est qu'en ajoutant les deux astigmatismes et la défocalisation, on gagne une capacité similaire.

Ce qui n'est pas abordé dans l'article de Don, ce sont les compromis, il ne discute des performances limitées de la diffraction qu'en termes de champ de vision et de pourcentage d'images chanceuses. Si 10% des images d'une nuit médiocre peuvent être limitées en diffraction, à quoi ressemblent les performances globales intégrées, y a-t-il une amélioration significative ?


Optique adaptative : apporter de la clarté aux observations

Le Dr Peter Wizinowich, basé à l'observatoire W. M. Keck à Hawaï, est un ingénieur spécialisé dans les sciences optiques en astrophysique. Son travail consiste à utiliser l'optique adaptative pour améliorer les capacités d'imagerie de certains des plus grands télescopes du monde

En 1608, le fabricant de lunettes néerlandais Hans Lippershey a breveté le premier télescope au monde (bien qu'il y ait un débat quant à savoir s'il a volé l'idée). Lippershey a affirmé que son appareil pouvait agrandir une image jusqu'à trois fois. Bien que ce ne soit pas une affirmation audacieuse du point de vue d'aujourd'hui, c'était la première étape importante vers la construction des nombreux télescopes qui ornent maintenant le monde après avoir entendu parler de l'invention de Lippershey, Galileo a conçu son propre télescope qui grossissait les images jusqu'à 20 fois, et le champ de l'astronomie est né.

Au cours des 400 ans qui ont suivi, les télescopes sont devenus considérablement plus grands. Les télescopes optiques et infrarouges jumeaux de l'observatoire W. M. Keck à Hawaï, se trouvent près du sommet du volcan endormi, Maunakea, à une altitude de 13 600 pieds. Les deux télescopes ont un diamètre de 10 mètres, permettant aux chercheurs d'observer l'univers à un degré auparavant inimaginable.

Cependant, alors qu'il existe une règle générale selon laquelle plus le télescope est grand, plus il doit être en mesure de fournir des détails, les turbulences dans l'atmosphère terrestre brouillent les images astronomiques. Heureusement, les scientifiques ont trouvé un moyen de surmonter ce problème.

COMMENT LES SCIENTIFIQUES ONT-ILS SURMONTÉ L'EFFET FOU DE LA TURBULENCE ?

Optique adaptative (AO). C'est là que les miroirs déformables corrigent la distorsion causée par la turbulence atmosphérique afin que les télescopes puissent voir le ciel avec des détails beaucoup plus fins. Le Dr Peter Wizinowich, chef du développement technique à l'observatoire de Keck, est un ingénieur spécialisé dans les systèmes optiques en astrophysique. Son travail se concentre sur l'activation de l'astrophysique via l'AO, principalement en ajoutant de nouvelles capacités à l'un des plus grands télescopes du monde - les télescopes Keck I et Keck II de 10 mètres.

QU'EST-CE QUI A PERMIS LE DÉVELOPPEMENT DE L'OPTIQUE ADAPTATIVE ?

Le concept d'AO a été proposé en 1951 par un astronome nommé Horace Babcock. Cependant, ce n'est qu'au cours des dernières décennies que la technologie s'est développée à un point tel que la proposition de Babcock a pu être réalisée. Initialement, la technologie se limitait à utiliser des étoiles brillantes relativement proches de la Terre pour mesurer les distorsions introduites par l'atmosphère, mais plus récemment, les lasers ont permis aux astronomes d'observer une bien plus grande partie du ciel.

« Les principales technologies d'optique adaptative comprennent des détecteurs à faible bruit et à lecture rapide pour mesurer la lumière, des ordinateurs rapides pour déterminer les corrections et des miroirs déformables pour effectuer les corrections », explique Peter. "La technologie laser clé était de développer un laser suffisamment lumineux, réglé sur la longueur d'onde du sodium pour exciter les atomes de sodium dans la mésosphère terrestre à une altitude de

90 km pour créer l'étoile artificielle. De plus, des instruments ont été conçus pour utiliser la lumière corrigée par l'AO, y compris le développement de détecteurs infrarouges grand format.

L'observatoire de Keck est devenu le premier au monde à mettre en œuvre à la fois des systèmes d'étoile guide naturelle (1999) et d'étoile guide laser (2004) sur un grand télescope. Jusqu'à présent, ces systèmes ont été utilisés pour fournir des données pour plus de 1 000 articles scientifiques à comité de lecture. Peter a dirigé les efforts d'amélioration et de mise à niveau des systèmes au cours des deux dernières décennies.

QUELS RÉSULTATS ONT ÉTÉ RENDUS POSSIBLES PAR AO ?

"Un large éventail de sciences du système solaire, galactiques et extra-galactiques a été facilité par la résolution angulaire fournie par les puissants systèmes AO sur un télescope de 10 mètres", explique Peter. « Avant AO, la résolution angulaire des télescopes au sol était de 0,5 seconde d'arc. Keck AO a amélioré cette résolution d'un facteur 10 et la sensibilité à une étoile faible d'un facteur 100.

Ces améliorations ont conduit à de nombreux résultats notables, comme la détermination de la présence d'un trou noir supermassif au centre de notre galaxie avec une masse de 4 millions de soleils ! Les capacités des télescopes de l'observatoire Keck ont ​​conduit à la création du groupe Galactic Center de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA). Sous la direction du lauréat du prix Nobel de physique 2020 Andrea Ghez, le Groupe étudie les régions les plus intimes de la Voie lactée et le trou noir supermassif en son centre, en utilisant la résolution angulaire la plus élevée possible.

Fait intéressant, les observations AO de l'observatoire Keck ont ​​également aidé les astronomes à réaliser que Pluton n'est pas une planète, mais plutôt une planète naine. « Pluton est situé dans la ceinture de Kuiper. Les mesures de Keck AO ont révélé les masses de certains autres objets de la ceinture de Kuiper qui avaient des lunes et étaient de taille similaire à Pluton. Cela a conduit à la découverte d'une nouvelle classe d'objets, maintenant appelés planètes naines », explique Peter.

O VA CONDUIRE L'AO ET LES RECHERCHES CONNEXES À L'AVENIR ?

L'une des raisons les plus importantes pour lesquelles les télescopes sont placés dans l'espace est qu'ils ne sont pas soumis aux turbulences atmosphériques que l'AO cherche à corriger. Cependant, les télescopes sur Terre sont beaucoup moins chers et plus faciles à entretenir – ils peuvent être plus grands, plus rapides à construire, plus durables et plus faciles à mettre à niveau.

« Là où Keck AO fonctionne bien actuellement, aux longueurs d’onde du proche infrarouge, il surpasse le télescope spatial Hubble beaucoup plus petit (10 mètres contre 2,4 mètres) », explique Peter. « Cependant, nous ne pouvons pas encore rivaliser avec la qualité d'image exquise de Hubble dans les longueurs d'onde visibles. L'un de nos objectifs ultimes est d'avoir conceptuellement les télescopes Keck de 10 mètres dans l'espace (sans les lancer réellement) en ayant une excellente correction AO aux longueurs d'onde visibles.

DR PIERRE WIZINOWICH
Observatoire W. M. Keck, Association californienne pour la recherche en astronomie, Hawaï, États-Unis

CHAMP DE RECHERCHE: Science optique en astrophysique

PROJET DE RECHERCHE: Le travail de Peter se concentre sur l'utilisation de l'optique adaptative pour améliorer les capacités de certains des plus grands télescopes du monde.

À PROPOS DE LA SCIENCE OPTIQUE ET DE L'ASTROPHYSIQUE

En 1835, le philosophe français Auguste Comte a déclaré que la composition chimique des étoiles pourrait être un exemple de connaissance qui pourrait à jamais être cachée à l'humanité. Cependant, à son insu, le développement de la spectroscopie (l'étude de l'absorption et de l'émission de lumière et d'autres rayonnements par la matière) menait déjà à des découvertes passionnantes.

Au cours des deux siècles qui ont suivi, nous avons parcouru un chemin incroyablement long. L'humanité a été sur la Lune, des rovers ont atterri sur Mars, des télescopes ont été mis dans l'espace et des observatoires du monde entier découvrent des aspects de l'univers qui auraient défié toute croyance il y a quelques décennies à peine. Bon nombre de ces observations ont été rendues possibles par le travail de scientifiques comme Peter, dont les travaux sur l'optique adaptative ont permis une nouvelle astrophysique.

QU'EST-CE QUE PETER TROUVE LE PLUS DIFFICILE DANS SON TRAVAIL ?

Peter travaille à l'Observatoire de Keck depuis près de 30 ans et a surmonté de nombreux défis techniques et de gestion de projet. « L'un des plus grands défis pour quelqu'un comme moi qui souhaite voir de nouvelles capacités scientifiques prendre vie est de trouver le financement. Je passe donc du temps à travailler avec notre communauté scientifique pour identifier les besoins futurs et notre équipe technique pour déterminer comment nous allons répondre à ces besoins, puis faire des propositions aux organisations publiques et privées pour financer ces projets », explique Peter. «Nous avons eu la chance d'avoir des groupes qui nous soutiennent comme la Fondation W. M. Keck, la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation Heising-Simons, la National Science Foundation, la NASA et d'autres. Sans leur soutien, nous ne serions pas en mesure de réaliser nos rêves. »

QU'EST-CE QUE C'EST D'AIDER À CAPTURER DES IMAGES DE L'UNIVERS QUE PERSONNE D'AUTRE N'A JAMAIS AVOIR ?

Peter dit qu'il se sent très chanceux de faire partie du voyage de découverte et d'aider à permettre ces découvertes. Pas un astrophysicien lui-même, c'est son expertise en ingénierie qui a permis à de nombreuses personnes talentueuses et créatives de répondre à bon nombre des grandes questions scientifiques. Sans les efforts de personnes comme Peter, il ne serait tout simplement pas possible d'observer notre univers dans les détails que nous pouvons actuellement.

LE PROJET KECK ALL-SKY PRECISION ADAPTIVE OPTICS (KAPA) VISE À INCLURE PLUS DE FEMMES ET DE MINORITÉS SOUS-REPRÉSENTÉES DANS CE DOMAINE. CELA A-T-IL RÉUSSI ?

«Nous sommes déjà bénis dans la communauté Keck et la direction du projet KAPA d'avoir beaucoup d'astronomes et d'étudiantes. Notre scientifique de projet, deux des quatre chefs de projet scientifiques clés de KAPA et notre responsable de l'éducation sont des femmes. Nous aimerions que notre communauté et notre équipe incluent davantage de personnes sous-représentées », déclare Peter. "Plus précisément, nous aimerions attirer plus de femmes, de résidents locaux d'Hawaï et de minorités dans l'instrumentation et l'ingénierie, et les retenir dans notre communauté."

Pour atteindre cet objectif, l'école d'été AstroTech a été créée. Malheureusement, la crise du COVID-19 a entraîné l'annulation du premier événement complet prévu pour 2020, mais l'équipe étudie d'autres moyens de rassembler les étudiants pour soutenir leur avenir. L'école d'été vise à initier les étudiants de fin de premier cycle et de début des cycles supérieurs au processus de conception et de construction d'un instrument scientifique en leur offrant une vaste expérience pratique.

Le projet KAPA accueille également des étudiants d'Hawaï dans le cadre du programme de stages Akamai.

COMMENT DEVENIR UN SCIENTIFIQUE OPTIQUE :

• The Optical Society, dont Peter est membre, fournit des informations utiles sur l'application de l'optique, ainsi que quelques faits historiques intéressants :
https://www.osa.org/en-us , https://www.osa.org/en-us/history

• Peter est également membre de la SPIE (The International Society for Optics and Photonics) à orientation ingénierie :
https://spie.org/education/educationoutreach-resources

• Study.com fournit des informations détaillées sur les compétences et les qualifications requises :
https://study.com/articles/optical_engineer_salary_job_description.html

• Des diplômes en sciences optiques, en génie optique, en optique ou en physique vous aideront dans ce domaine. Study.com fournit des informations détaillées sur les différents diplômes :
https://study.com/articles/Optical_Sciences_Degree_and_Course_Information.html

• Selon Study.com, le salaire annuel médian d'un ingénieur en optique est de 89 540 $.

Peter dit qu'une bonne base en mathématiques et en physique sera très utile aux ingénieurs et astrophysiciens en herbe, et la possibilité de faire des projets de recherche et d'acquérir de la confiance et de l'expérience est importante. « Je joue un rôle d'ingénieur et de chef de projet à l'Observatoire Keck. L'observatoire technique
le personnel comprend des ingénieurs en électronique, mécanique, optique et logiciel, des techniciens et des astronomes », explique Peter. « Je trouve très utile de garder une vision globale du système, tout en apportant ma propre expertise aux projets. Avoir une certaine compréhension de chacune de ces disciplines est utile pour la communication et pour savoir où un problème peut être le mieux traité.


Optique adaptative

Je soupçonne que cela pourrait être fait avec un réseau à déphasage (translation en z) ou un réseau de micro-miroirs inclinables plus courant placé dans un plan pupillaire. L'avantage du système de miroir inclinable est qu'il devient presque un entraînement direct à l'aide du capteur SH. Un problème pourrait être d'obtenir une résolution spatiale suffisante du capteur SH pour piloter la baie. En tout cas, c'est une approche intrigante qui semble relativement "simple" (mais peut-être que cela a déjà été fait.)

Édité par jhayes_tucson, le 27 avril 2015 - 14:03.

#27 LauraMS

J'aime l'idée d'une 'Diagonale AO' ! En théorie, j'aurais tendance à penser qu'un micro-miroir inclinable potentiellement moins cher (?) devrait pouvoir être entraîné par un capteur SH. Eh bien, il peut y avoir plus de puissance de calcul nécessaire pour calculer les corrections d'inclinaison des micro-miroirs, car il faut également tenir compte des inclinaisons des micro-miroirs, mais la puissance de calcul devient de moins en moins chère avec le temps.

#28 gregj888

Il y a des expériences avec le secondaire de Cas, mais l'optique adaptative a jusqu'à présent été réalisée dans l'espace collimaté à des fréquences dans les plusieurs gammes de KHz. Ainsi, l'image du télescope est généralement ré-imagée en lumière parallèle, travaillée puis refocalisée. La bonne nouvelle est que le reconstructeur peut être assez petit de 2 à 4 cm.

Tip/tilt peut être fait dans un faisceau de focalisation, mais doit toujours être rapide, 500 Hz et KHz c'est mieux. En un mot, c'est le problème avec la plupart des unités sur étagère et pourquoi elles fonctionnent pour les erreurs de montage et ne voient pas.

Rappelez-vous les termes de Zernike - PISTON, inclinaison, inclinaison, FOCUS. Vous devez donc également déplacer un miroir de basculement/inclinaison dans le piston. Vous ne pouvez pas surmonter le piston / la mise au point avec l'inclinaison de la pointe (à moins que vous n'ayez autant d'actionneurs pour effectuer la courbure). Les actions de Tri PZT étaient de 1200 $ la dernière fois que j'ai regardé

Il y a 10 ans et vous avez besoin de 3 canaux d'ampli HV pour chacun.

Le taux de correction élevé est nécessaire pour que les images passent la plupart de leur temps à "corriger" sans glisser. Cela permet également autant de temps que possible pour le capteur de front d'onde le facteur limitant. Les "grands" utilisent le comptage de photons APD à 1 à 2 000 $ chacun (au moins 1 par lentille et jusqu'à 4) ou un EMCCD à ++ 15 000 $.

Vous pouvez faire tout cela maintenant si vous avez les poches profondes. Mais qu'allez-vous imaginer avec ? La nébuleuse de l'Anneau mesure environ 230" de diamètre, AO vous donnera le 20" central si vous avez de la chance et l'étoile centrale est suffisamment brillante pour vous guider. Vous avez besoin d'un gros télescope et d'une petite cible pour que l'AO soit intéressante.

#29 jhayes_tucson

J'aime l'idée d'une 'Diagonale AO' ! En théorie, j'aurais tendance à penser qu'un micro-miroir inclinable potentiellement moins cher (?) devrait pouvoir être entraîné par un capteur SH. Eh bien, il peut y avoir plus de puissance de calcul nécessaire pour calculer les corrections d'inclinaison des micro-miroirs, car il faut également tenir compte des inclinaisons des micro-miroirs, mais la puissance de calcul devient de moins en moins chère avec le temps.

Laura,
Gardez simplement à l'esprit que le meilleur endroit pour le correcteur serait dans un plan pupillaire, vous aurez donc probablement besoin d'une optique de transfert pour placer les choses au bon endroit. L'autre problème est qu'avec un capteur SH, vous n'obtiendrez probablement qu'une résolution spatiale de 64x64 (100x100 max), mais comme les oscilloscopes amateurs sont généralement plus petits qu'environ 20", cela peut suffire. C'est aussi un problème qui se prête au traitement parallèle il peut donc être possible d'obtenir une bande passante assez élevée de la chose.Cela pourrait fonctionner assez bien même si vous ne pouviez atteindre que 1 kHz. Une question est : quelle qualité de front d'onde pourriez-vous maintenir avec un dispositif MEM à miroir inclinable ? Vous aimeriez vraiment maintenir +/- 1/8 d'onde dans le front d'onde de sortie et comme il s'agit d'un miroir, la tolérance de l'appareil est assez stricte (mais au moins, il est petit, ce qui peut aider.) Peut-être que Bob peut fournir des spécifications. sur les appareils TI.
John

#30 jhayes_tucson

Il y a des expériences avec le secondaire de Cas, mais l'optique adaptative a jusqu'à présent été réalisée dans l'espace collimaté à des fréquences dans les plusieurs gammes de KHz. Ainsi, l'image du télescope est généralement ré-imagée en lumière parallèle, travaillée puis refocalisée. La bonne nouvelle est que le reconstructeur peut être assez petit de 2 à 4 cm.

Tip/tilt peut être fait dans un faisceau de focalisation, mais doit toujours être rapide, 500 Hz et KHz c'est mieux. En un mot, c'est le problème avec la plupart des unités sur étagère et pourquoi elles fonctionnent pour les erreurs de montage et ne voient pas.

Rappelez-vous les termes de Zernike - PISTON, inclinaison, inclinaison, FOCUS. Vous devez donc également déplacer un miroir de basculement/inclinaison dans le piston. Vous ne pouvez pas surmonter le piston / la mise au point avec l'inclinaison de la pointe (à moins que vous n'ayez autant d'actionneurs pour effectuer la courbure). Les actions de Tri PZT étaient de 1200 $ la dernière fois que j'ai regardé

Il y a 10 ans et vous avez besoin de 3 canaux d'ampli HV pour chacun.

Le taux de correction élevé est nécessaire pour que les images passent la plupart de leur temps à "corriger" sans glisser. Cela permet également autant de temps que possible pour le capteur de front d'onde le facteur limitant. Les "grands" utilisent le comptage de photons APD à 1 à 2 000 $ chacun (au moins 1 par lentille et jusqu'à 4) ou un EMCCD à ++ 15 000 $.

Vous pouvez faire tout cela maintenant si vous avez les poches profondes. Mais qu'allez-vous imaginer avec ? La nébuleuse de l'Anneau mesure environ 230" de diamètre, AO vous donnera le 20" central si vous avez de la chance et l'étoile centrale est suffisamment brillante pour vous guider. Vous avez besoin d'un gros télescope et d'une petite cible pour que l'AO soit intéressante.

Vous devez être prudent lorsque vous utilisez Zernikes. Vous oubliez peut-être que les Zernikes sont orthonormalisés sur un cercle unité de sorte que la déviation efficace de chaque terme est nulle. C'est pourquoi il y a un terme de piston dans le terme d'inclinaison des Zernikes. En fait, vous n'avez pas besoin de traduire ET d'incliner un miroir pour corriger l'inclinaison ! Dans le monde réel, l'inclinaison n'est qu'une inclinaison et le piston n'est qu'un terme constant qui ne fait aucune différence dans un système incohérent. L'objectif de l'AO est de ramener à zéro les erreurs de front d'onde (ou de rayon) sur l'ensemble de la pupille (en un seul point de champ), ce qui devrait être possible sous forme de correction transversale ou de front d'onde. Les termes transversaux sont simples. Si vous faites une correction de front d'onde, vous devez faire la correction modulo 2-pi. Faire la correction dans un plan pupillaire simplifie généralement le problème en éliminant les effets de diffraction bien que certains systèmes appliquent la correction à un miroir secondaire où il est facile de cartographier la réponse. Je suis d'accord pour dire que les débits doivent être assez élevés et qu'un minimum de "plusieurs kHz" peut être requis.

#31 LauraMS

Juste rêver. -) Et, eh bien, je suppose qu'une optique de collimation pour produire un faisceau parallèle est le plus petit problème ici :

Il semble qu'un SH de fabrication artisanale à haute fréquence devrait être réalisable : le capteur CMOS IMX174 de Ptgrey Grashopper USB3 fait 1900x1200 à 162fps. La lecture de seulement 240 lignes donne 810 images par seconde, ce qui semble être le bon ordre de grandeur. On a juste besoin d'un réseau de lentilles approprié - je pense qu'Edmund Scientific en vend. Je m'inquiéterais cependant du bruit de lecture et de la sensibilité globale des photons.

Autres problèmes :
i) Calcul de la déformation de la forme d'onde à partir d'une matrice 4x4 pour obtenir la matrice 60X60 SH requise en 1 ms environ. Eh bien, cela nécessite probablement un traitement parallèle sévère sur un processeur multicœur, potentiellement un GPU. Toujours pas clair si faisable, mais ne semble pas complètement impossible.

ii) Bien que les problèmes mentionnés ci-dessus apparaissent comme une sorte de terrain familier, ce qui suit est difficile à juger pour moi : Connaître la déformation du front d'onde, comment dériver le signal du pilote de miroir inclinable et comment construire l'électronique pour le faire ?

Discussion intéressante, cependant
Laura

Edité par LauraMS, le 28 avril 2015 - 15:56.

#32 LauraMS

Je n'ai pas pris en compte l'erreur de surface du MEMS inclinable. En fait, je n'en ai aucune idée.

Pourriez-vous me rappeler pourquoi les effets de diffraction ne sont pas pertinents dans le plan pupillaire. Quel était exactement le plan pupillaire ? Désolé, je n'ai pas fait beaucoup d'optique au cours des deux dernières décennies.

#33 gregj888

John, je suis sûr que tu en sais beaucoup plus que moi à ce sujet. Les systèmes AO que j'ai vus qui utilisent un ensemble de miroirs de pointe/inclinaison ont également un piston à chaque élément. Celui dont je suis sûr était un système précoce et l'a fait à coup sûr. Le fait était que l'image est éteinte en 3 dimensions aux ordres les plus bas, pas seulement 2.

Le système avec lequel j'ai joué est minimal et utilise un bimorphe et un SH à 4 ouvertures. Aussi simple que possible, en espérant juste montrer une certaine amélioration dans une image à longue exposition. Séparer Pluton et Chiron est/était l'objectif déclaré, mais je peux le faire d'une autre manière ces jours-ci. Il y a des photos de mon système AO publiées sur le forum ATM et j'ai une vidéo que je peux partager du correcteur en mouvement avec un interféromètre qui le surveille. Toutes les pièces semblent fonctionner.

La boucle d'asservissement ressemble à ceci et vous avez besoin de 100 par seconde-

1) Intégrer avec la caméra frontale d'onde - dicte la luminosité minimale de l'étoile guide

1/300 à 1/500 s ? peut-être plus rapide pour les sous-cadres.

3) traiter l'image WF - tout sauf instantanée pour un SHWFS à 4 éléments

4) Mettre à jour les pilotes pour le reconstructeur - ceux-ci fonctionnent à 10 s de MHz ou plus rapidement, donc à nouveau instantanément

5) Déplacez et installez le reconstructeur - C'est la seule chose que vous pouvez accélérer - Le mien est d'environ 2 kHz si je me souviens bien, les steppers ne feront pas le travail… les dignaux épais sont sortis.

Le numéro 5 a la flexibilité et le numéro 1 est le paramètre critique. Vous souhaitez également effacer la caméra pendant #5 pour gagner du temps. Je doute que vous puissiez faire un SHWFS à 64 éléments sur une lunette de 20", pas assez de lumière pour un CCD. L'élément 4 est assez mauvais.

Mon Skyris 618m avec sous-cadres fera un travail raisonnable en tant que caméra WFS pour ce niveau d'expérience et je peux probablement emprunter un EMCCD (Kilo FPS) si les choses sont prometteuses.

Vous pouvez stabiliser l'image avec juste une inclinaison/inclinaison, mais vous pouvez faire la même chose avec des expositions courtes, aligner et empiler… Vous pouvez également niveler les cadres et jeter ceux qui sont gonflés. Ces expositions peuvent également être plus longues que le SHWFS, il est donc susceptible d'avoir à la fois une meilleure résolution et un Mag de limitation inférieur.

Si vous voulez essayer ceci, sortez votre appareil photo et configurez-le comme suit :

1) Réglez la distance focale de votre lunette (projection barlow ou EP) sur un f# qui est trois à quatre fois la taille des pixels de la caméra en microns - 5 um pixels f/15-f/20, 25 um pixels f/50- f/75 <g>

2) Exposition de 100 ms (peut avoir besoin de descendre à 30 ms ou de tirer les deux)

3) Si votre télescope est < 16" essayez un filtre de couleur qui est assez large et centré sur le meilleur QE de votre capteur, >16" rétrécissez le filtre un peu, >1m utilisez des filers astrométriques

4) Choisissez quelque chose de petit que vous voulez imager, les étoiles doubles sont sympas, peut-être une séparation de 0,8" ou plus et commencez par le 4e au 6e mag si vous le pouvez et un delta mag de 3 ou moins. Rendre facile.

5) Tirez de 1000 à 5000 images Si vous prenez 5000, sélectionnez vers le bas à 1000

6) Prenez une image avec une exposition de 10 secondes

7) Alignez et empilez les images de 100 ms et comparez-les à l'image de 10 secondes.

Cela devrait vous rapprocher de ce qu'un bon système tip/tilt fera sur votre lunette actuelle… L'AO d'ordre supérieur élimine les ballonnements, de sorte que les 5000 vers le bas sélectionnés à 1000 devraient fléchir le système AO à 5 termes jusqu'à une lunette de 20 " ou alors.

2" donc c'est l'amélioration disponible avec un 20 pouces, dans le meilleur des cas. Les grands mesurent en MAS ou 0,001".

#34 jhayes_tucson

Je n'ai pas pris en compte l'erreur de surface du MEMS inclinable. En fait, je n'en ai aucune idée.

Pourriez-vous me rappeler pourquoi les effets de diffraction ne sont pas pertinents dans le plan pupillaire. Quel était exactement le plan pupillaire ? Désolé, je n'ai pas fait beaucoup d'optique au cours des deux dernières décennies.

Les erreurs de front d'onde dans la pupille de sortie sont ce que vous essayez de corriger. C'est là que le SH doit être imagé et où vous voulez que la correction soit effectuée. C'est le seul endroit du système où les rayons sont garantis de ne pas se croiser et où les effets de diffraction sont minimes. Faire la correction là-bas permet également une prévisibilité facile sur la façon dont la correction se traduit sur le plan de l'image.

Rappelons que la pupille de sortie est l'image de l'arrêt dans l'espace image. Un newtonien (ou réfracteur) est le cas simple : L'objectif est la butée, la pupille d'entrée et la pupille de sortie (pensez aux lentilles minces ici.) Dans un SCT, la butée est le primaire, la pupille d'entrée est très proche du primaire (en fonction de la puissance de la plaque de correction), et la pupille de sortie est cette petite image de la voie principale au loin que vous voyez lorsque vous regardez à l'arrière. Comme vous ne pouvez normalement pas atteindre la pupille de sortie, vous devez l'imager dans une position "réelle" (c'est-à-dire pas dans l'espace virtuel, où se trouve réellement la pupille de sortie SCT.) Vous devez donc avoir une bonne optique pour placer la pupille de sortie à un endroit où vous placez l'actionneur et le capteur SH (via un séparateur de faisceau.) Vous devez concevoir le système de sorte que vous puissiez également accéder au plan image dans un endroit pratique. Cela demande un peu de réflexion, mais cela ne devrait pas être très difficile. Comment est-ce pour certains derniers mots célèbres..eh?

#35 jhayes_tucson

Désolé, ça a été long.

John, je suis sûr que tu en sais beaucoup plus que moi à ce sujet. Les systèmes AO que j'ai vus qui utilisent un ensemble de miroirs de pointe/inclinaison ont également un piston à chaque élément. Celui dont je suis sûr était un système précoce et l'a fait à coup sûr. Le fait était que l'image est éteinte en 3 dimensions aux ordres les plus bas, pas seulement 2.

Le système avec lequel j'ai joué est minimal et utilise un bimorphe et un SH à 4 ouvertures. Aussi simple que possible, en espérant juste montrer une certaine amélioration dans une image à longue exposition. Séparer Pluton et Chiron est/était l'objectif déclaré, mais je peux le faire d'une autre manière ces jours-ci. Il y a des photos de mon système AO publiées sur le forum ATM et j'ai une vidéo que je peux partager du correcteur en mouvement avec un interféromètre qui le surveille. Toutes les pièces semblent fonctionner.

La boucle d'asservissement ressemble à ceci et vous avez besoin de 100 par seconde-

1) Intégrer avec la caméra frontale d'onde - dicte la luminosité minimale de l'étoile guide

2) lire la caméra WF

1/300 à 1/500 s ? peut-être plus rapide pour les sous-cadres.

3) traiter l'image WF - tout sauf instantanée pour un SHWFS à 4 éléments

4) Mettez à jour les pilotes pour le reconstructeur - ceux-ci fonctionnent à 10 s de MHz ou plus rapidement, donc à nouveau instantanément

5) Déplacez et installez le reconstructeur - C'est la seule chose que vous pouvez accélérer - Le mien est à environ 2 kHz si je me souviens bien, les steppers ne feront pas le travail...

Le numéro 5 a la flexibilité et le numéro 1 est le paramètre critique. Vous souhaitez également effacer la caméra pendant #5 pour gagner du temps. Je doute que vous puissiez faire un SHWFS à 64 éléments sur une lunette de 20", pas assez de lumière pour un CCD. L'élément 4 est assez mauvais.

Mon Skyris 618m avec sous-cadres fera un travail raisonnable en tant que caméra WFS pour ce niveau d'expérience et je peux probablement emprunter un EMCCD (Kilo FPS) si les choses sont prometteuses.

Vous pouvez stabiliser l'image avec juste une inclinaison/inclinaison, mais vous pouvez faire la même chose avec des expositions courtes, aligner et empiler… Vous pouvez également niveler les cadres et jeter ceux qui sont gonflés. Ces expositions peuvent également être plus longues que le SHWFS, il est donc susceptible d'avoir à la fois une meilleure résolution et un Mag de limitation inférieur.

Si vous voulez essayer ceci, sortez votre appareil photo et configurez-le comme suit :

1) Réglez la distance focale de votre lunette (projection barlow ou EP) sur un f# qui est trois à quatre fois la taille des pixels de la caméra en microns - 5 um pixels f/15-f/20, 25 um pixels f/50- f/75 <g>

2) Exposition de 100 ms (peut nécessiter une chute à 30 ms ou tirer les deux)

3) Si votre télescope est < 16" essayez un filtre de couleur qui est assez large et centré sur le meilleur QE de votre capteur, >16" rétrécissez le filtre un peu, >1m utilisez des filers astrométriques

4) Choisissez quelque chose de petit que vous voulez imager, les étoiles doubles sont agréables, peut-être une séparation de 0,8" environ et commencez par le 4e au 6e mag si vous le pouvez et un delta mag de 3 ou moins. Rendre facile.

5) Tirez de 1000 à 5000 images Si vous prenez 5000, sélectionnez vers le bas à 1000

6) Prenez une image avec une exposition de 10 secondes

7) Alignez et empilez les images de 100 ms et comparez-les à l'image de 10 secondes.

Cela devrait vous rapprocher de ce qu'un bon système tip/tilt fera sur votre lunette actuelle… L'AO d'ordre supérieur élimine les ballonnements, de sorte que les 5000 vers le bas sélectionnés à 1000 devraient fléchir le système AO à 5 termes jusqu'à une lunette de 20 " ou alors.

Une lunette de 20 pouces a

2" donc c'est l'amélioration disponible avec un 20 pouces, dans le meilleur des cas. Les gros calibres mesurent en MAS ou 0,001".

Merci pour tout ça. Je ne suis pas un expert dans ce domaine particulier, mais votre description semble intrigante !

J'ai passé du temps chez Starfire à installer des équipements de test, j'ai donc vu un tas de leurs optiques et équipements AO, mais c'était il y a longtemps. Une grande partie de ce que j'ai vu est probablement dans un tas de ferraille maintenant (sauf peut-être les miroirs.) BTW, le miroir AO principal mesurait environ 8" de diamètre et avait un faisceau de câbles à l'arrière d'environ 8" de diamètre. J'ai oublié combien d'actionneurs ils avaient mais c'était beaucoup.


Optique adaptative : une condition préalable pour corriger la distorsion de l'image

Les systèmes et composants d'optique adaptative ont évolué pour devenir des composants sophistiqués qui sont devenus partie intégrante des applications traditionnelles comme celle de l'astronomie et maintenant même dans l'armée. Après le passage du millénaire, la technologie de l'optique adaptative s'est étendue au-delà des limites du laboratoire et a été de plus en plus utilisée dans la médecine, la fabrication et les communications. L'optique adaptative est une branche de l'optique et de la photonique qui utilise des composants de contrôle de la lumière pour corriger activement la distorsion dans une image entrante. Ces distorsions peuvent se produire lorsque la lumière d'un objet astronomique traverse l'atmosphère terrestre.

Des capteurs de front d'onde plus petits et à faible coût sont prêts à faciliter l'entrée et la croissance de la technologie d'optique adaptative sur le marché des observatoires plus petit, après le marché qui a des astronomes amateurs comme principaux utilisateurs finaux. De plus, avec les progrès technologiques, des détecteurs sensibles devraient être développés à l'avenir avec une correction en boucle fermée plus rapide. Cela rendrait l'optique adaptative efficace à des longueurs d'onde progressivement plus petites. En raison de ces facteurs, le niveau mondial marché de la technologie de l'optique adaptative La taille devrait connaître une expansion importante au cours des prochaines années.

La recherche et le développement sont l'un des principaux moteurs de l'optique adaptative

L'optique adaptative (AO) est une technologie essentielle pour l'imagerie directe des exoplanètes. Dans cette mesure, UC Santa Cruz a joué un rôle de premier plan dans son développement. L'avantage des systèmes AO est qu'ils affinent les images obtenues par les télescopes au sol en supprimant les effets de flou des turbulences dans l'atmosphère terrestre. Les distorsions d'image telles que de légers défauts d'alignement des segments de miroir introduits par le télescope peuvent également être contrôlées par les systèmes AO. À cette fin, une équipe multi-universitaire d'astronomes qui a été financée par la Fondation Heising-Simons pour faire progresser les technologies d'une nouvelle ère d'imagerie directe et de spectroscopie des exoplanètes, comprend une série de projets connexes visant à faire progresser la technologie de l'optique adaptative. Cela permettra non seulement d'améliorer les performances des télescopes actuels, mais est également essentiel pour les télescopes géants de la classe 30 mètres.

Néanmoins, il y a dans une limitation par rapport à l'AO c'est-à-dire en fonction de la longueur d'onde, de quelques arcsec à quelques dizaines d'arcsec, la correction n'est valable que dans une très petite portion de ciel. À cette fin, l'optique adaptative multi-conjuguée, ou MCAO, résout ce problème en utilisant une série de miroirs déformables pour compenser les turbulences en volume. À cette fin, en 2018, il a été annoncé que les scientifiques australiens dirigeraient la phase de conception d'un projet de plusieurs millions de dollars pour un nouveau système sur l'un des télescopes optiques au sol les plus puissants au monde, qui devrait produire des images allant jusqu'à 3 fois plus nettes que celles produites par le télescope spatial Hubble. Il a été annoncé que les deux partenaires du consortium d'optique astronomique australienne (AAO) &ndash L'Université nationale australienne (ANU, AAO-Stromlo) et l'Université Macquarie (AAO-MQ) concevront le nouveau système d'optique adaptative de 32 millions de dollars australiens, appelé MAVIS (MCAO Assisted Visible Imager and Spectrograph), pour l'un des télescopes unitaires de 8 mètres de l'European Southern Observatory&rsquos Very Large Telescope au Chili.

En outre, dans le but d'établir des liaisons quantiques espace-sol qui pourraient être utilisées pour établir une connexion optique quantique spatiale entre le réseau quantique Caltech-JPL et les réseaux quantiques dans les laboratoires des États-Unis, avec un potentiel pour les bancs d'essai industriels qui sont en cours de développement à l'échelle mondiale, en mars 2020, il a été signalé que Caltech et le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA collaboraient à la conception d'un réseau de portes programmables sur le terrain (FBGA) basé sur des communications quantiques en temps réel et utilisent l'AO système au JPL & rsquos Table Mountain Facility (TMF) télescope de 1 mètre pour optimiser le taux de communication, qualifiant ainsi TMF pour les futures liaisons quantiques espace-sol utilisant de petits satellites et d'autres plates-formes

La prise de conscience croissante de l'optique adaptative dans le secteur de la défense

Basée à Longmont, Colorado, et avec 32 employés à temps plein, ainsi que la combinaison et le contrôle de faisceaux incohérents spécialisés, qui sont considérés comme des technologies clés pour les futures armes laser à énergie dirigée, Nutronics travaille avec la Montana State University sur un volume holographique numérique capteur de front d'onde pour l'imagerie à compensation optique adaptative, dans le cadre de The Small Business Innovation Research (SBIR) coordonné par la US Small Business Administration. Il s'agit d'un programme hautement concurrentiel qui encourage les petites entreprises nationales à s'engager dans des activités fédérales de recherche/recherche et développement (R/R&D) ayant un potentiel de commercialisation. En outre, la Direction de l'énergie dirigée du Laboratoire de recherche de l'Air Force, qui est le centre d'expertise de l'US Air Force pour les technologies d'énergie dirigée et d'optique, est un leader mondial de l'imagerie spatiale au sol qui utilise l'optique adaptative avec un télescope de 3,5 mètres et 3,6 mètres. -mètre télescope au Mexique et à Hawaï, respectivement.

En mars 2019, une démonstration de communication quantique, intégrant une nouvelle technique de filtrage activée par AO a été réalisée par l'Air Force Research Laboratory (AFRL) Starfire Optical Range (SOR). Il s'agit d'une technologie mise au point par SOR à la lumière du jour dans des conditions représentatives de liaisons satellites espace-Terre. De plus, en avril 2020, un contrat de 35 millions de dollars pour trois lancements dédiés pour livrer 44 petits satellites en orbite terrestre basse a été attribué à VOX Space, une filiale de Virgin Orbit qui se concentre sur le marché des lancements de sécurité nationale selon l'annonce faite par US Space Force & rsquos Centre des systèmes spatiaux et de missiles. Sous l'égide des expériences couvertes par la mission de STP-S28 se trouve un satellite appelé QUEYSSAT, développé par le U.S. Air Force Research Laboratory et le ministère canadien de la Défense nationale.

Santé et optique adaptative

Dans un effort pour traiter la diffusion tissulaire de manière active, le laboratoire Lingjie Kong&rsquos de l'Université Tsinghua (Pékin, Chine) a mis au point une méthode complète qui combine une technique de compensation adaptative avancée avec des calculs pour une détection étendue. La technique est appelée compensation adaptative cohérente spatio-spectrale hybride (HSSCAC), qui est conçue pour corriger complètement les distorsions du front d'onde en microscopie à focalisation temporelle à balayage linéaire (LTFM). Le LTFM a le potentiel de fournir une imagerie à grande vitesse tout en maintenant un confinement axial serré.

Ainsi, à la lumière des développements susmentionnés dans divers secteurs, le marché de la technologie de l'optique adaptative devrait croître à un TCAC de 30,73 % pour atteindre une valeur de 5240,584 millions de dollars d'ici 2025.


Voir la vidéo: Comment tracer les rayons pour obtenir une image dans un miroir concave? (Juillet 2021).