МИФИ, МГТУ им. Баумана и ФИАН им. Лебедева: Метод оценки искажений в оптических систем

2022: Разработка метода измерения искажений в оптических системах

В Лаборатории фотоники и оптической обработки информации НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из МГТУ им Баумана и ФИАН им. Лебедева разработан метод измерения искажений, которые претерпевает свет в оптических системах с использованием голограмм. Об этом 1 ноября 2022 года сообщили в НИЯУ МИФИ.

Под оптической системой в данном случае понимается любой (но обычно – достаточно сложный) оптический прибор - например телескоп или объектив фотоаппарата. И любой оптический прибор не только пропускает через себя световой поток, но и вносит в него нежелательные аберрации. Любая линза, любое используемое в телескопе, перископе или фотоаппарате зеркало вносит свою лепту в общую сумму искажений.

В ряде случаев этими искажениями можно пренебречь. Однако там, где оптического прибора зависят тончайшие измерения (а это так, например, в астрономии или оптических вычислениях), там возникающие в оптической системе аберрации должны быть замерены и, по возможности, компенсированы. Эту задачу решает особая физико-техническая дисциплина - так называемая адаптивная оптика. Важным элементом в системах адаптивной оптики являются специальные приборы - датчики волнового фронта, которые, собственно, и измеряют искажения в оптических устройствах. Именно данный поход к разработке такого рода датчиков и предлагается в НИЯУ МИФИ.

Особенность предлагаемого метода заключается в том, что для оценки оптических аберраций используются компьютерно-синтезированные голограммы. Ученые воспользовались тем, что голограмма очень информативна: её дифракционная структура содержит информацию о трехмерных объектах. Суть технологии заключается в следующем: рассчитанная на компьютере модель дифракционной структуры подается на так называемый пространствено-временной модулятор света (это устройство внешне напоминает небольшой полупрозрачный экран); затем на этот экран подается луч света (лучше всего лазера), пропущенный через оцениваемую оптическую систему - скажем, телескоп. Луч света рассеивается - или, как говорят ученые, дефрагирует, проходя через голограмму на экране. Оценивая характер этого рассеивания, и сравнивая его с рассеиванием эталонного (то есть не прошедшего чрез телескоп) лазерного луча, можно судить о характере аберраций, и соответственно, принять меры к их корректировке, рассказал научный сотрудник лаборатории, доктор физико-математических наук, Евгений Злоказов.

Важная особенность технологии заключается в том, что данный метод реализуется с применением любого коммерчески доступного пространственно-временного модулятор света (амплитудного, фазового или бинарного).Российский рынок СЭД/ECM борется с демпингом и рассчитывает на возможности искусственного интеллекта. Обзор и рейтинг TAdviser 200.4 т

По сравнению с существующими технологиями, данный метод обладает следующими особенностями: во-первых, за счёт высокого пространственного разрешения образцов пространственно-временных модуляторов света (до 10 млн пикселей) возможно измерение аберраций с высокой точностью, во-вторых, метод реализуется в любой схеме, использующей пространственно-временной модулятор света, как, например, схемы когерентных Фурье-процессоров, без дополнительных усложнений.

По состоянию на 1 ноября 2022 года учеными уже создан прототип устройства, которое называется «Голографический датчик волнового фронта с управляемым фазовым модулятором».

Результаты проведенных исследований уже опубликованы в ряде научных журналов и готовится публикация в журнале Photonics.