Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2026, выпуск 2 » Статья стр. 194
<<<>>>
Использование главных компонент поперечных аберраций волнового фронта в модельно-ориентированных алгоритмах управления для адаптивной оптики
Ягнятинский Д.А. 1, Кузнецов А.П. 2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН, Томск, Россия
2НИЯУ МИФИ, Москва, Россия
Email: lambsky@yandex.ru, apkuznetsov@mephi.ru
Поступила в редакцию: 2 сентября 2025 г.
В окончательной редакции: 16 ноября 2025 г.
Принята к печати: 23 января 2026 г.
Выставление онлайн: 16 марта 2026 г.
PDF версия
Для модельно-ориентированных алгоритмов адаптивной оптики, работающих на основе измерения среднеквадратического радиуса фокального пятна на датчике интенсивности, предложено использовать в качестве мод управления главные компоненты поперечных аберраций волнового фронта - функции Карунена-Лоэва-Люкоса, соответствующие заданной статистике фазовых искажений. Выбран пример колмогоровской модели турбулентности оптической среды. С помощью численного моделирования произведено сравнение работы алгоритмов для двух базисов мод управления: полиномов Люкоса и функций Карунена-Лоэва-Люкоса. Показано, что использование в алгоритмах мод Карунена-Лоэва-Люкоса по сравнению с модами Люкоса позволяет статистически уменьшить среднеквадратическое отклонение волнового фронта и улучшить параметры фокусировки лазерного излучения. Обнаружено, что при апертурном зондировании коэффициенты при модах Карунена-Лоэва-Люкоса определяются точнее, чем при модах Люкоса. Результаты получены для случаев работы идеального корректора и оптимизированных моделей деформируемых зеркал на стрежневых пьезоприводах. Ключевые слова: адаптивная оптика, алгоритмы управления, среднеквадратический радиус фокального пятна, аберрации, колмогоровская модель турбулентности, полиномы Люкоса, функции Карунена-Лоэва-Люкоса, деформируемое зеркало.
  1. Э.А. Витриченко. Адаптивная оптика. Сборник статей (Мир, М., 1980)
  2. М.А. Воронцов, В.И. Шмальгаузен. Принципы адаптивной оптики (Наука, М., 1985)
  3. L. Ma, B. Wang, Y. Zhou, H. Yang. Proc. SPIE, 10457, 1045711 (2017). DOI: 10.1117/12.2283378
  4. M.A. Vorontsov, V.P. Sivokon. J. Opt. Soc. Am. A, 15 (10), 2745 (1998). DOI: 10.1364/JOSAA.15.002745
  5. M. Segel, Sz. Gladysz. Opt. Expr., 29 (2), 408682 (2021). DOI: 10.1364/OE.408682
  6. В.А. Богачев, С.Г. Гаранин, Ф.А. Стариков, Р.А. Шнягин. Опт. атм. и океана, 29 (11), 934 (2016). DOI: 10.15372/AOO20161106 [V.A. Bogachev, S.G. Garanin, F.A. Starikov, R.A. Shnyagin. Atm. and Ocean. Opt., 30 (02), 191 (2017). DOI: 10.1134/S1024856017020051]
  7. Y. Liu, J. Ma, B. Li, J. Chu. Opt. Engineer., 52 (1), 016601 (2013). DOI: 10.1117/1.OE.52.1.016601
  8. P. Yang, B. Xu, W. Jiang. Front. Optoelectron. China, 1, 263 (2008). DOI: 10.1007/s12200-008-0068-3
  9. S. Zommer, E.N. Ribak, S.G. Lipson, J. Adler. Opt. Lett., 31|,(7), 939 (2006). DOI: 10.1364/OL.31.000939
  10. L. Dong, P. Yang, B. Xu. Appl. Phys. B., 96, 527 (2009). DOI: 10.1007/s00340-009-3584-y
  11. R. Yazdani, M. Hajimahmoodzadeh, H.R. Fallah. Appl. Opt., 53 (1), 132 (2014). DOI: 10.1364/AO.53.000132
  12. M.J. Booth. Opt. Lett., 32 (1), 5 (2007). DOI: 10.1364/OL.32.000005
  13. H. Linhai, C. Rao. Opt. Expr., 19 (1), 371 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.000371
  14. H. Yang, O. Soloviev, M. Verhaegen. Opt. Expr., 23 (19), 24587 (2015). DOI: 10.1364/OE.23.024587
  15. B. Dong, R. Wang. Chin. Opt. Lett., 14 (3), 031406 (2016). DOI: 10.3788/COL201614.031406
  16. W. Lianghua, P. Yang, Y. Kangjian, Ch. Shanqiu, W. Shuai, L. Wenjing, B. Xu. Opt. Expr., 25 (17), 20584 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.020584
  17. W. Lianghua, P. Yang, W. Shuai, L. Wenjing, Ch. Shanqiu, B. Xu. Opt. Las. Techn., 99, 124 (2018). DOI: 10.1016/j.optlastec.2017.08.022
  18. Д.А. Ягнятинский, В.Н. Федосеев. Оптический журнал, 86 (1), 32 (2019). DOI: 10.17586/1023-5086-2019-86-01-32-39 [D.A. Yagnyatinskiy, V.N. Fedoseyev. Journ. Opt. Technol., 86 (1), 25 (2019). DOI: 10.1364/JOT.86.000025]
  19. H. Ren, B. Dong. Opt. Expr., 28 (10), 14414 (2020). DOI: 10.1364/OE.387913
  20. H. Yang, Zh. Zhang, J. Wu. Hind. Publ. Corp., 985351 (2015). DOI: 10.1155/2015/985351
  21. T.R. O'Meara. J. Opt. Soc. Am., 67 (3), 318 (1977). DOI: 10.1364/JOSA.67.000318
  22. W. Lukosz. Optica Acta: Int. J. Opt., 10 (1), (1963). DOI: 10.1080/713817744
  23. J. Braat. J. Opt. Soc. Am. A, 4 (4), (1987). DOI: 10.1364/JOSAA.4.000643
  24. V.N. Mahajan. Optical aberrations and wavefront sensing, part III: Wavefront analysis (SPIE Press, Bellingham, 2013), p. 388
  25. Д.А. Ягнятинский, А.П. Кузнецов. Изв. Вузов. Радиофиз., 68 (10), 879 (2025). DOI: 10.52452/00213462_2025_68_10_879
  26. R.K. Tyson. Principles of adaptive optics (CRC Press, Boca Raton, 2015)
  27. J.W. Hardy. Adaptive Optics for astronomical telescopes (Oxford University Press, N.Y., 1998)
  28. D. Debarre, M.J. Booth, T. Wilson. Opt. Expr., 15 (13), 8176 (2007). DOI: 10.1364/OE.15.008176
  29. H. Ren, B. Dong. Opt. Expr., 29 (17), 27951 (2021). DOI: 10.1364/OE.435171
  30. В.Г. Тараненко, О.И. Шанин. Адаптивная оптика в приборах и устройствах (ФГУП "ЦНИИАТОМИНФОРМ", М., 2005)
  31. Л.Н. Лавринова, В.П. Лукин. Адаптивная коррекция тепловых и турбулентных искажений лазерного излучения деформируемым зеркалом (Изд. Инст. Опт. Атм. СО РАН, Томск, 2008)
  32. Д.А. Ягнятинский, В.Н. Федосеев, А.В. Шепелев. Опт. атм. и океана, 37 (04), 316 (2024). DOI: 10.15372/AOO20240408 [A.V. Shepelev, D.A. Yagnyatinskiy, V.N. Fedoseyev. Atmos. Ocean. Opt., 37, 476 (2024). DOI: 10.1134/S1024856024700647]
  33. D.G. Voelz. Computational Fourier Optics: A MATLAB Tutorial (SPIE, Bellingham, 2011)
  34. V.N. Mahajan. Optical aberrations and wavefront sensing, part II: Wave diffraction optics (SPIE Press, Bellingham, 2011), p. 45--49
  35. Ji Zh-Y., Zhang X-F. Proc. SPIE., 10619 (2017). DOI: 10.1117/12.2294622
  36. V. Toporovsky, V. Samarkin, J. Sheldakova, A. Rukosuev, A. Kudryashov. Opt. Las. Techn., 144, 107427, (2021). DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107427
  37. О.И. Шанин. Адаптивные оптические системы в импульсных мощных лазерных установках (Техносфера, М., 2012)
  38. Д.А. Ягнятинский, В.Н. Федосеев. Автом., 57 (1), 68 (2021). DOI: 10.15372/AUT20210108
  39. M. Bass, C. MacDonald, G. Li, C.M. DeCusatis, V.N. Mahajan. Handbook of optics, Volume 5 (OSA, N.Y., 2010)
  40. В.Г. Никифоров. Многослойные пьезокерамические актюаторы (ОАО "НИИ Элпа", Зеленоград, 2010)
  41. D.A. Yagnyatinskiy. In: The XXXI International Symposium "Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics" (2025). DOI: 10.56820/conferencearticle_6874db6ce743b7.57286392
  42. P. Taghinia. Wavefront Sensorless Adaptive Optics for Astronomical Applictions, Thesis (University of Canterbury, Te Whare W\=ananga o Waitaha, 2023). URL: https://www.google.com/url?sa=t\&source=web\&rct= j\&opi=89978449\&url=https://ir.canterbury.ac.nz/bitstreams/ a212bd41-4a31-43ba-8bfe-f7c290ef4bd4/download\&ved= 2ahUKEwjQi4rM0ZGPAxVeDxAIHVPrCgQQFnoECBcQ AQ\&usg= AOvVaw3oCwHBsDVVnIPbavA83WmT
  43. P. Piscaer, O. Soloviev, M. Verhaegen. J. Opt. Soc. Am. A., 36 (11), 1810 (2019). DOI: 10.1364/JOSAA.36.001810

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme