Efect al turbulenței atmosfericeasupra imaginii stelei HIC 59206 observată cu Very Large Telescope Fără corecție Cu corecție 120px 120px

Optica adaptativă este o tehnică (actuală) care permite să se corecteze, în timp real, deformațiile evolutive și nepredictive ale unui front de undă cu ajutorul unei oglinzi deformabile. Ea utilizează un principiu similar opticii active.

Elemente istorice Mai întâi dezvoltată în anii 1950, domeniul său principal de utilizare este astronomia, dar începe să se extindă și în alte domenii (fuziune, medical, telecomunicații). A început să se folosească în oftalmologie, pentru producerea unor imagini foarte precise ale retinei.

Când optica adaptativă este folosită pentru corectarea deformărilor lente introduse nu de atmosferă, ci de însuși instrumentul optic – ca efect al vântului, al dilatării materialelor, al gravității – se vorbește despre optica activă.

250px|thumb|Oglindă deformabilă cu ferofluid Astăzi cercetarea este foarte activă în acest domeniu, îndeosebi în privința opticii adaptative pe oglindă lichidă. Tehnologia oglinzilor lichide a cunoscut recent mult succes mulțumită utilizării unui ferofluid care permite unui câmp magnetic să controleze forma oglinzii. Phil Laird și Michaël Dallaire (traducere de Nicolas Caron), Liquid Mirrors at Laval University, Universitatea Laval, 29 decembrie 2003. Consultat la 13 martie 2008.

Principii Această tehnică este utilizată îndeosebi de telescoapele terestre pentru corectarea observațiilor stelelor, între altele. Dacă o stea pare că scintilează, nu e pentru că ea ar emite lumină intermitentă, ci ca urmare a turbulenței atmosferice care deformează imaginea pe care o avem, și îndeosebi o caracteristică a radiației luminoase numite front de undă sau fază.

Într-adevăr, o stea, presupusă punctuală pe cerul vizibil, emite lumină frontului de undă sferic care, la scara Pământului (steaua fiind considerată la infinit) este plan înainte de a traversa atmosfera. Atmosfera este sediul deplasărilor aerului (vânt) care creează heterogenități de temperatură și deci de indice optic. Acestea sunt în mod esențial proporționale cu cele de ale temperaturilor - vezi modelul Gladstone-Dale. Drumul optic pe care îl parcurge o rază fiind definit ca integrală de (unde n este indicele optic, iar dl este deplasarea elementară de-a lungul traiectului), razele nu parcurg același drum optic: frontul de undă care se observă nu mai este atunci plan, iar imaginea este deformată.

În optica adaptativă se utilizează atunci un analizor de front de undă pentru a se estima perturbația datorată atmosferei, apoi se deformează o oglindă (cu ajutorul unui sistem cu pistoane) în așa fel încât să se compenseze exact această perturbație. Astfel imaginea după reflexia pe oglindă este aproape așa cum n-ar fi avut degradare.

350px|centru|thumb|Principiul opticii adaptative

Punere în practică Construcția matricei de comandă În practică, configurarea unui sistem de optică adaptativă începe prin construcția unei matrici de comandă. Această matrice reprezintă elementele care acționează pentru reproducerea fiecărei aberații optice ale bazei polinoamelor Zernike.Optique Adaptative , Travail Pratique d'optique adaptative, Institut d'Optique

Analiza perturbării frontului de undă

Pornind de la analiza perturbării frontului de undă de către atmosferă via un analizor de front de undă se poate descompune defectul frontului de undă pe baza polinoamelor Zernike, pentru compensarea întârzierilor utilizându-se o oglindă deformabilă. În practică nu se corectează decât un număr limitat de ordine Zerkin permițându-se obținerea unui defect rezidual suficient de mic.

Stea ghid

Pentru realizarea analizei frontului de undă este necesar să se configureze o „stea artificială” care permite cunoașterea defectelor datorate perturbării atmosferice.

Ideea a fost propusă în anul 1987 de către astronomul francez Antoine Labeyrie folosindu-se banda atmosferică situată la 80 km și bogată în atomi de sodiu care excită bine pentru un laser de 589,3 nm rezonanța sodiului. Apar atunci emisii spontane ale atomilor de sodiu, care constituie o „stea ghid artificială”. Ideea a fost pentru prima oară aplicată în 1996 la observatorul astronomic de la Calar Alto , din Andaluzia (Spania).

Deformarea oglinzii {............................} Aplicații

Astronomie thumb|Oglindă deformabilă a VLT. Principala limitare a calității observațiilor astronomice nu o mai constituie dimensiunea fizică a oglinzilor colectoare de flux luminos, ci perturbările atmosferice. Această constatare a incitat crearea de observatoare la altitudine mare sau trimiterea de telescoape în spațiu (unde se trece de problemele atmosferice).

Rezolvarea problemei turbulențelor atmosferice poate fi făcută și prin optica adaptativă cu ajutorul oglinzilor deformabile controlate rapid de calculator pentru a se compensa deformările frontului de undă.

Oftalmologie Optica adaptativă permite o îmbunătățire a imagisticii retiniene. Într-adevăr, optica adaptativă permite corectarea defectelor introduse de ochi și permite o observare a fotoreceptorilor. Această tehnică este primordială pentru diagnosticul fotoreceptorilor distruși în caz de traumatisme sau de maculopatie ascunsă.

Note

Bibliografie

Legături externe

10th International Workshop on Adaptive Optics for Industry and Medicine, Padova (Italy), 15-19 June 2015 Adaptive Optics Tutorial at CTIO A. Tokovinin Research groups and companies with interests in Adaptive Optics Space-based vs. Ground-based telescopes with Adaptive Optics Ten Years of VLT Adaptive Optics (ESO : ann11078 : 25 November 2011) Center for Adaptive Optics L'optique adaptative en astronomie Le système d'optique adaptative NAOS du Very Large Telescope Conférence expérimentale sur l'optique adaptative de l'espace Pierre-Gilles de Gennes de l'ESPCI ParisTech Optique adaptative pour l'ophtalmologie et la biométrie à l'ONERA ADAPTIVE OPTICS SYSTEMS / Système d'optique adaptative par Alpao DEFORMABLE MIRRORS AND ADAPTIVE OPTIC TOOLS / Métrologie et optique adaptative par Imagine Optic

Vezi și Turbulență Optică activă Oglindă deformabilă

Categorie:Astronomie Categorie:Optică Categorie:Oftalmologie