Метод модального разложения в теории управления активным зеркалом

Клебанов Я.М., Ахметов Р.Н., Поляков К.А., Адеянов И.Е., Симаков А.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Клебанов Я.М., Ахметов Р.Н., Поляков К.А., Адеянов И.Е., Симаков А.И. Метод модального разложения в теории управления активным зеркалом // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 5. С. 26–33. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-05-26-33

Klebanov Ya.M., Akhmetov R.N., Polyakov K.A., Adeyanov I.E., Simakov A.I. The modal-decomposition method in active-mirror control theory [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 5. P. 26–33. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-05-26-33

Ссылка на англоязычную версию:

Ya. M. Klebanov, R. N. Akhmetov, K. A. Polyakov, I. E. Adeyanov, and A. I. Simakov, "The modal-decomposition method in active-mirror control theory," Journal of Optical Technology. 85(5), 275-280 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000275

Аннотация:

Выполнен анализ эффективности модальных форм, используемых для описания перемещений отражающей поверхности управляемых зеркал в активных оптических системах. Предложен новый метод определения ортогональных собственных форм квазистатического деформирования активного зеркала с локально-силовым управлением. В соответствии с ним выполняется модальный анализ имитатора зеркала, который имеет такую же геометрическую форму и такие же упругие свойства, что и управляемое зеркало, но обладает нулевой плотностью за исключением сосредоточенных единичных масс, закрепленных в местах воздействия актюаторов и учитываемых только в направлении приложения сил или перемещений, деформирующих зеркало. Показано, что использование собственных форм, полученных с помощью имитатора зеркала, требует меньших затрат энергии и, соответственно, приложения меньших усилий со стороны актюаторов, чем при использовании форм, полученных сингулярным разложением.

Ключевые слова:

деформируемое зеркало, актюатор, аберрация, метод конечных элементов, собственная форма, полиномы Цернике

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Самарской области, Проект № 16-41-630542.

Коды OCIS: 220.1080

Список источников:

1. Савицкий А.М. Влияние теплового режима на конструктивные характеристики космического телескопа // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 10. С. 89–93.
2. Hecht E. Optics. Boston: Addison-Wesley Publishing Company, 1987. 676 p.
3. Харди Дж. Активная оптика: новая техника управления световым пучком // ТИИЭР. 1978. Т. 66. № 6. С. 31–85.
4. Hallibert P., Marchi A.Z. Developments in active optics for space instruments: An ESA perspective // Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation II. Proc. SPIE. 2016. V. 9912. DOI:10.1117/12.2232096
5. Pearson E., Stepp L., Fox J. Active optics correction of thermal distortion of a 1.8 meter mirror // Opt. Eng. 1988. V. 27. № 2. P. 115–122.
6. Doyle K.B., Genberg V.L., Michels G.J. Integrated optomechanical analysis. Washington: SPIE Press, 2012. 408 p.
7. Lemaitre G.R. Astronomical optics and elasticity theory / Active Optics Methods. Berlin, Heidelberg: Springer, 2009. 587 p.
8. Клебанов Я.М., Кирдина Л.Н., Поляков К.А., Давыдов А.Н. Преобразование результатов конечно-элементного анализа перемещений оптических поверхностей для использования в пакетах оптического анализа // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 7. С. 34–38.

9. Тихонов А.Н., Арсенин А.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986. 552 с.
10. Cho M.K. Active optics performance study of the primary mirror of the Gemini Telescopes Project // Optical Telescopes of Today and Tomorrow. Proc. SPIE. 1997. V. 2871. P. 272–290.
11. Paterson C., Munro I., Dainty J.C. A low cost adaptive optics system using a membrane mirror // Opt. Exp. 2000. № 6. P. 175–185.
12. Gibson J. S., Chang C.-C., Chen N. Adaptive optics with a new modal decomposition of actuator and sensor spaces // Proc. American Control Conf. Arlington, VA. June 25–27, 2001. DOI: 10.1109/ACC.2001.945708
13. Клебанов Я.М., Ахметов Р.Н., Поляков К.А. Способ компенсации оптических аберраций с использованием деформируемого зеркала // Патент России № 2623661. 2017.
14. Klebanov I., Akhmetov R., Polyakov K. Metod for compensating optical aberations with a deformable mirror // Patent USA № 980-4388. 2017.
15. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: изд. СО РАН, 1999. 212 с.
16. Лавринова Л.Н., Лукин В.П. Адаптивная коррекция тепловых и турбулентных искажений лазерного излучения деформируемым зеркалом. Томск: изд. Института оптики атмосферы СО РАН, 2008. 152 с.
17. Laslandes M., Hugot E., Ferrari M., Hourtoule C., Singer C., Devilliers C., Lopez C., Chazallet F. Mirror actively deformed and regulated for applications in space: Design and performance // Opt. Eng. 2013. V. 52. № 9. DOI: 10.1117/1.OE.52.9.091803