Том 33, номер 09, статья № 3

Топоровский В. В., Кудряшов А. В., Самаркин В. В., Рукосуев А. Л., Никитин А. Н., Шелдакова Ю. В., Отрубянникова О. В. Исследование охлаждаемого деформируемого зеркала на пьезоактюаторах для коррекции атмосферных флуктуаций фазы. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 09. С. 677–684. DOI: 10.15372/AOO20200903.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Для компенсации аберраций лазерного излучения, прошедшего турбулентную атмосферу, был разработан корректор волнового фронта – охлаждаемое деформируемое зеркало на пьезоактюаторах. В работе представлены теоретические оценки, позволяющие определить основные характеристики подобного зеркала. Экспериментально изучен предложенный способ охлаждения отражающей поверхности корректора волнового фронта через пьезоактюаторы. Приведены результаты измерений основных характеристик деформируемого зеркала: начальной формы поверхности, функций отклика актюаторов, рабочего диапазона и амплитудно-частотной характеристики перемещения оптической поверхности.

Ключевые слова:

адаптивная оптика, корректор волнового фронта, деформируемое зеркало, мощное лазерное излучение

Список литературы:

1. Salter P.S., Booth M.J. Adaptive optics in laser processing // Light Sci. Appl. 2019. V. 8. P. 110.
2. Xu L., Wu Y., Du Y., Wang D., An X., Li M., Zhou T., Shang J., Wang J., Liu Z., Ou L., Zhao N., Xiang R., Tong L., Lin H., Gao Q., Lu Y., Zhang K., Tang C. High brightness laser based on Yb:YAG MOPA chain and adaptive optics system at room temperature // Opt. Express. 2018. V. 26. P. 14592–14600.
3. Канев Ф.Ю., Цыро Е.И. Восстановление трехмерного распределения показателя преломления атмосферы на основе методов адаптивной оптики // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 5. С. 398–404; Kanev F.Yu., Tsyro E.I. Reconstruction of the three-dimensional refractive index distribution by means of adaptive optics // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 5. P. 426–432.
4. Pilar J., Slezak O., Sikocinski P., Divoky M., Sawicka M., Bonora S., Lucianetti A., Mocek T., Jelinkova H. Design and optimization of an adaptive optics system for a high-average-power multi-slab laser (HiLASE) // Appl. Opt. 2014. V. 53. P. 3255–3261.
5. Лылова А., Шелдакова Ю., Кудряшов А., Самаркин В. Формирование кольцевого и супергауссова распределений интенсивности лазерного излучения в дальней зоне с использованием биморфного зеркала // Квант. электрон. 2018. Т. 48, № 1. С. 57–61.
6. Kudryashov A., Alexandrov A., Rukosuev A., Samarkin V., Galarneau P., Turbide S., Châteauneuf F. Extremely high-power CO2 laser beam correction // Appl. Opt. 2015 V. 54, N 14. P. 4352–4358.
7. Wattellier B., Fuchs J., Zou J.-P., Kudryashov A., Aleksandrov A. Generation of a single hot spot by use of a deformable mirror and study of its propagation in an underdense plasma // J. Opt. Soc. Am. B. 2003. V. 20, N 8. P. 1632–1642.
8. Akahane Yu., Ma J., Fukuda Yu., Aoyama M., Kiriyama H., Sheldakova J., Kudryashov A., Yamakawa K. Characterization of wave-front corrected 100 TW, 10 Hz laser pulses with peak intensities greater than 1020 W/cm2 // Rev. Sci. Instrum. 2006. V. 77, N 2. P. 023102.
9. Ботыгина Н.Н., Колобов Д.Ю., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Чупраков С.А., Шиховцев А.Ю. Двухзеркальная адаптивная система коррекции атмосферных помех Большого солнечного вакуумного телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 7. С. 563–569; Botygina N.N., Kolobov D.Yu., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Chuprakov S.A., Shikhovtsev A.Yu. Two-mirror adaptive system for correction of atmospheric disturbances of the large solar vacuum telescope // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 6. P. 709–717.
10. Рукосуев А.Л., Кудряшов А.В., Лылова А.Н., Самаркин В.В., Шелдакова Ю.В. Адаптивная оптическая система для коррекции волнового фронта в реальном времени // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 2. С. 189–195; Rukosuev A.L., Kudryashov A.V., Lylova A.N., Samarkin V.V., Sheldakova Yu.V. Adaptive optics system for real-time wavefront correction // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 4. P. 381–386.
11. Barwick S. Least-squares estimation for hybrid curvature wavefront sensors // Opt. Commun. 2011. V. 284, N 8. P. 2099–2108.
12. Akondi V., Castillo S., Vohnsen B. Digital pyramid wavefront sensor with tunable modulation // Opt. Express. 2013. V. 21, N 15. P. 18261–18272.
13. Александров А.Г., Завалова В.Е., Кудряшов А.В., Рукосуев А.Л., Шелдакова Ю.В., Самаркин В.В., Романов П.Н. Датчик волнового фронта Шака–Гартмана для измерения параметров мощных импульсных твердотельных лазеров // Квант. электрон. 2010. Т. 40, № 4. С. 321–326.
14. Лукин В.П., Канев Ф.Ю., Коняев П.А., Фортес Б.В. Численная модель адаптивной оптической системы. Часть 2. Датчики волнового фронта и исполнительные элементы // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8, № 3. С. 419–428.
15. Toporovskiy V., Kudryashov A., Samarkin V., Sheldakova J., Rukosuev A., Skvortsov A., Pshonkin D. Bimorph deformable mirror with a high density of electrodes to correct for atmospheric distortions // Appl. Opt. 2019. V. 58, N 22. P. 6019–6026.
16. Rausch P., Verpoort S., Wittrock U. Unimorph deformable mirror for space telescopes: Design and manufacturing // Opt. Express. 2015. V. 23, N 15. P. 19469–19477.
17. Sinquin J.C., Lurcon J.M., Guilemard C. Deformable mirror technologies for astronomy at CILAS // Proc. SPIE. 2008. V. 7015. P. 70150O1.
18. Freeman R.H., Garcia H.R. High-speed deformable mirror system // Appl. Opt. 1982. V. 21, N 4. P. 589–595.
19. Панич А.Е. Пьезокерамические актюаторы. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2008. 159 с.
20. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Аналитические модели высотной зависимости структурной постоянной показателя преломления турбулентной атмосферы для задач адаптивной оптики // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 918–925.
21. Воронцов М.А., Шмальгаузен В.И. Принципы адаптивной оптики. М.: Наука, 1985. 336 с.
22. Lukin V.P. Efficiency of some correction systems // Opt. Lett. 1979. V. 4, N 1. P. 15–17.
23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Теория упругости. М.: Наука, 1987. 248 с.
24. Young W.C., Budynas R.G., Sadegh A.M. Roark's Formulas for Stress and Strain, Eighth Edition. The McGraw-Hill Companies, Inc., 2012. 1072 p.
25. Шанин О.И. Адаптивные оптические системы в импульсных мощных лазерных установках. М.: Техносфера, 2012. 200 с.
26. Шелдакова Ю.В., Кудряшов А.В., Рукосуев А.Л., Черезова Т.Ю. Использование гибридного алгоритма управления биморфным зеркалом для фокусировки светового излучения // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 4. С. 380–383.
27. Ahn K., Yang H.S., Rhee H.G., Kihm H. CVD SiC deformable mirror with monolithic cooling channels // Opt. Express. 2018. V. 26, N 8. P. 9724–9739.
28. Nikitin A., Sheldakova J., Kudryashov A., Borsoni G., Denisov D., Karasik V., Sakharov A. A device based on the Shack–Hartmann wave front sensor for testing wide aperture optics // Proc. SPIE. 2015. V. 9754. P. 97540K.