en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-04-93-106
УДК: 535.231.15
Изопланатизм наземных оптических систем с многосопряжённой адаптивной фазовой коррекцией
Мальцев Г.Н., Кошкаров А.С. Изопланатизм наземных оптических систем с многосопряжённой адаптивной фазовой коррекцией // Оптический журнал. 2025. 92. № 4. С. 93–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-04-93-106
Maltsev G.N., Koshkarov A.S. Isoplanatism of ground-based optical systems with multiconjugate adaptive phase correction [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 4. P. 93–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-04-93-106
аналитические выражения и результаты расчётов угла изопланатизма наземной оптической системы при многосопряжённой адаптивной коррекции атмосферных фазовых искажений. Основные результаты. Величина угла изопланатизма определяется с учётом распределения остаточных
погрешностей адаптивной фазовой коррекции по высоте на трассе распространения оптического
излучения в атмосфере для заданных высот сопряжения корректоров волнового фронта многосопряжённой адаптивной оптической системы. Для стандартной модели высотного профиля атмосферной турбулентности рассчитаны углы изопланатизма при двухсопряжённой и трёхсопряжённой адаптивной коррекции и определены пределы увеличения угла изопланатизма по сравнению
со случаем односопряжённой адаптивной коррекции. Приведено геометрическое представление
влияния адаптивной коррекции атмосферных фазовых искажений в средних слоях атмосферы
на увеличение угла изопланатизма наземной оптической системы. Рассмотрено влияние отклонения высот сопряжения корректоров волнового фронта от оптимальных значений на снижение
достигаемого угла изопланатизма по сравнению с максимально возможным углом изопланатизма
при оптимальном выборе высот сопряжения корректоров волнового фронта. Практическая значимость. Полученные в работе значения высот сопряжения корректоров волнового фронта могут
быть использованы при построении и модернизации существующих систем наблюдения ближнего космоса.
многосопряжённая адаптивная оптическая система, атмосферные искажения, изопланатизм, высота сопряжения корректора волнового фронта
Коды OCIS: 140.0140, 350.1260
Список источников:1. Теребиж В.Ю. Современные оптические телескопы. М.: Физматлит, 2005. 80 с.
Terebizh V.Y. Modern optical telescopes [in Russian]. Moscow: Fizmatlit Publ., 2005. 80 p.
2. Сычев В.В. Адаптивные оптические системы в крупногабаритном телескопостроении. Старый Оскол: Издво «Тонкие наукоемкие технологии», 2014. 424 с.
Sychev V.V. Adaptive optical systems in large-size telescope construction [in Russian]. Stary Oskol: Tonkie naukoemkie tekhnologii Publ., 2014. 424 p.
3. Свиридов К.Н. Атмосферная оптика высокого углового разрешения. Т. 1. М.: Знание, 2007. 366 с.
Sviridov K.N. Atmospheric optics of high angular resolution [in Russian]. V. 1. Moscow: Znanie Publ., 2007. 366 с.
4. Бронштейн Ю.Л. Геометрия и юстировка крупных зеркальных систем. М.: ДПК Пресс, 2020. 820 с.
Bronstein Y.L. Geometry and alignment of large mirror systems [in Russian]. Moscow: DPK Press Publ., 2020. 820 p.
5. Rigaut F., Neichel B., Boccas M. et al. Gemini multiconjugate adaptive optics system review. I. Design, trade-offs and integration // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2014. V. 437. P. 2361–2375. https://doi.org/10.1093/mnras/stt2054
6. Schmidt D, Gorceix N., Goode P.R. et al. Clear widens the field for observations of the Sun with multi-conjugate adaptive optics // Astronomy & Astrophysics. 2017. V. 597. L8. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629970
7. Галкин А.А., Гришин Е.А., Иншин П.П., Шаргородский В.Д. Получение изображений космических аппаратов телескопом Алтайского оптико-лазерного центра с использованием адаптивной оптики // Космические исследования. 2008. Т. 46. № 3. С. 201–205.Galkin A.A., Grishin E.A., Inshin P.P., Shargorodskiy V.D. Spacecraft images acquisition by the Altai Optical Laser Center telescope using adaptive optics [in Russian] // Space Research, 2008. V. 46. № 3. P. 201–205.
8. Шиховцев А.Ю., Лукин В.П., Ковадло П.Г. Пути развития систем адаптивной оптики для солнечных телескопов наземного базирования // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 5. С. 385–392. https://doi.org/10.15372/AOO20210512
Shikhovtsev A.Y., Lukin V.P., Kovadlo P.G. Ways to develop adaptive optics systems for ground-based solar telescopes [in Russian] // Optics of the atmosphere and ocean. 2021. V. 34. № 5. P. 385–392. https://doi.org/10.15372/AOO20210512
9. Hardy J.W. Adaptive optics for astronomical telescopes. New York: Oxford Univ. Press, 1998. 429 p. https://doi.org/10.1063/1.883053
10. Jones K.J. Multiconjugate adaptive optics (MCAO): analysis and assessment // Proc. SPIE. 2015. V. 9617. P. 961702. https://doi.org/10.1117/12.2186177
11. Jenkins D.R., Basden A.G., Myers R.M. A many-core CPU prototype of an MCAO and LTAO RTC for ELT-scale instruments // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2019. V. 485. P. 5142–5152.
12. Rao C., Zhong L., Guo Y. et al. Astronomical adaptive optics: a review. PhotoniX. 2024. V. 5. № 16. https:// doi.org/10.1186/s43074-024-00118-7
13. Berkefeld T., Glindemann A., Hippler S. Multi-conjugate adaptive optics with two deformable mirrors —requirements and performance // Experimental Astronomy. 2001. V. 11. P. 1–21. https://doi.org/10.1023/A:1011107301138
14. Больбасова Л.А., Грицута А.Н., Лавринов В.В. и др. Измеритель параметров турбулентности атмосферы
на основе датчика волнового фронта Шэка–Гартмана // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 7. С. 42–47. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-07-42-47
Bolbasova L.A., Gritsuta A.N., Lavrinov V.V., Kopylov E.A., Lukin V.P., Selin A.A., Soin E.L. Atmospheric turbulence parameter meter based on the Shack–Hartmann wavefront sensor // Journal of Optical Technology. 2019. V. 86. № 7. P. 426–430. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000426
15. Афонин Г.И., Кошкаров А.С., Мальцев Г.Н. Лидарная модель формирования натриевой «лазерной звезды» при наблюдении и угловом сопровождении космических объектов // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 6. С. 36–44. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-06-36-44
Afonin G.I., Koshkarov A.S., Maltsev G.N. Lidar model of the sodium “Laser Star” formation during observation and angular tracking of space objects // Journal of Optical Technology. 2019. V. 86. № 6. P. 355–361. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000355
16. Возмищев И.Ю., Клеймёнов В.В., Новикова Е.В. Эффективность применения моностатической схемы формирования лазерной опорной звезды // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 11. С. 24–31. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-11-24-31
Vozmischev I.Y., Kleimenov V.V., Novikova E.V. Efficiency of the monostatic and bistatic schemes of the laser reference stars formation // Journal of Optical Technology. 2022. V. 89. № 11. P. 656–660. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000656
17. Rigaut F., Neichel B., Neichel M. et al. Gemini multiconjugate adaptive optics system review I: Design, trade-offs and integration // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013. V. 437. P. 2361–2375. https://doi.org/10.1093/mnras/stt2054
18. Мальцев Г.Н., Кошкаров А.С. Определение высот сопряжения корректоров волнового фронта многосопряжённых адаптивных оптических систем на основе моделей атмосферной турбулентности // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 2. С. 41–55. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-41-55
19. Wang Z., Zhang L., Kong L. et al. A modified SDIMM+: applying additional height grids for characterizing daytime seeing profiles // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2018. V. 478. P. 1459–1467. https://doi.org/10.1093/MNRAS/STY1097
20. Shikhovtsev A.Y., Kiselev A.V., Kovadlo P.G. et al. Method for estimating the altitudes of atmospheric layers with strong turbulence // Atmospheric and Oceanic Optics. 2020. V. 33. № 3. Р. 295–301. https://doi. org/10.1134/S1024856020030100
21. Потанин С.А., Корнилов М.В., Саввин А.Д. и др. Комплекс для исследования параметров атмосферы на основе датчика Шака–Гартмана // Астрофизический бюллетень. 2022. Т. 77. № 2. С. 241–249.
Potanin S.A., Kornilov M.V., Savvin A.D. et al. Complex for the study of atmospheric parameters based on the Shack–Hartmann sensor [in Russian] // Astrophysical Bulletin. 2022. V. 77. № 2. P. 241–249.
22. Tyson R. Principles of adaptive optics. New York: CRC Press Taylor & Francis Group, 2022. 329 р. https://doi.org/10.1201/9781003140191
23. Черных А.В., Шанин О.И., Щипалкин В.И. Анализ структуры статической ошибки адаптивного зеркала // Автометрия. 2012. Т. 48. № 2. С. 38–43.
Chernykh A.V., Shanin O.I., Shchipalkin V.I. Analysis of the static error structure of the adaptive mirror [in Russian] // Autometry. 2012. V. 48. № 2. Р. 38–43.
24. Carbillet M. Astronomical imaging… Atmospheric turbulence? Adaptive Optics! // EAS Publications Series. 2013. V. 59. P. 59–76. https://doi.org/10.1051/eas/1359004
25. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Аналитические модели высотной зависимости структурной постоянной показателя преломления турбулентной атмосферы для задач адаптивной оптики // Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 11. С. 918–925. https://doi.org/10.15372/AOO20161104
Bolbasova L.A., Lukin V.P. Analytical models of the altitude dependence of the structural constant of the refractive index of the turbulent atmosphere for the tasks of adaptive optics [in Russian] // Physics of the Atmosphere and Ocean. 2016. V. 29. № 11. Р. 918–925. https://doi.org/10.15372/AOO20161104
26. Седов Е.С., Седова И.Е. Физические и математические принципы адаптивной оптики. Владимир: Издво ВлГУ, 2016. 95 с.
Sedov E.S., Sedova I.E. Physical and mathematical principles of adaptive optics [in Russian]. Vladimir: VlGU Publ., 2016. 95 p.
27. Marchetti E., Brast R., Delabre B. et al. On-sky testing of the multi-conjugate adaptive optics demonstrator // The Messenger. 2007. № 129. Р. 8–13.
28. Berkefeld T., Soltau D., Von der Lune O. Multi-conjugate adaptive optics for the 1.5 m GREGOR telescope // Astron. Nachr. 2003. V. 324. № 4. Р. 296. https://doi.org/10.1117/12.829886