Разработан новый метод оценки аберраций в оптических системах

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), возникающие в оптической системе аберрации должны быть замерены и по возможности компенсированы. Эту задачу решает особая физико-техническая дисциплина — так называемая адаптивная оптика.

Важнейшим элементом в системах адаптивной оптики являются специальные приборы — датчики волнового фронта, которые, собственно, и измеряют искажения в оптических устройствах. Именно новый поход к разработке такого рода датчиков и предлагается в НИЯУ МИФИ.

Как рассказал научный сотрудник лаборатории, доктор физико-математических наук Евгений Злоказов, особенность предлагаемого инновационного метода заключается в том, что для оценки оптических аберраций используются компьютерно-синтезированные голограммы. Ученые воспользовались тем, что голограмма очень информативна: ее дифракционная структура содержит информацию о трехмерных объектах.

Суть технологии заключается в следующем: рассчитанная на компьютере модель дифракционной структуры подается на так называемый пространственно-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, дифрагирует, 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.

Важнейшая особенность новой технологии заключается в том, что новый метод реализуется с применением любого коммерчески доступного пространственно-временного модулятора света (амплитудного, фазового или бинарного).

По сравнению с существующими технологиями данный метод обладает следующими преимуществами: во-первых, за счет высокого пространственного разрешения современных образцов пространственно-временных модуляторов света (до 10 миллионов 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.

Ученые уже создали прототип нового устройства, которое называется «голографический датчик волнового фронта с управляемым фазовым модулятором». Результаты проведенных исследований опубликованы в ряде научных журналов, в ближайшее время готовится публикация в журнале Photonics. Исследование проходит при поддержке программы «Приоритет-2030».