13 COMPONENTES DE UN SISTEMA DE OPTICA ADAPTATIVA – Sensores de frente de onda – Detectores – Correctores de frente de onda ABERRACIONES – Sist. Opt. Perfecto. Aberraciones – Teoría electromagnética de la luz – Polinomios de Zernike – Optica adaptativa FUENTES DE ERROR APLICACIONES RECONSTRUCCION DEL FRENTE DE ONDA
14 SENSORES DE FRENTE DE ONDA
15 Sensores de frente de onda
16 VENTAJAS
Fácil de construir. Permite algoritmos de recuperación sencillos Shack-Hartmann
17 C C D Shack-Hartmann
18 La intensidad en la zona de superposición es proporcional a la pendiente del frente de onda en ese punto VENTAJAS
Buena respuesta en amplia banda espectral. No le afecta scintillation. Funciona con fuentes extensas. Desplazamiento
19 Desplazamiento
20 F P1 P2 Diferencia de intensidad entre dos planos, antes y después del foco. VENTAJAS Buenos resultados con pocos actuadores (IR) y lazo cerrado. Curvatura
21 Curvatura
22 Detectores CCD Características: – Ruido de lectura 5-10 electrones por pixel – Velocidad de toma de imagen: 2 Khz – Eficiencia cuántica hasta : 80% – Operan en visible (450-750 nm) – 64×64 pixeles – 24mm tamaño pixel – Diferentes ruidos térmicos y de lectura. Necesidades: – Electrónica específica para transmitir datos y controlar funciones – Refrigeración del detector.
23 – CCD con una o varias etapas de intensificación. Factor de amplificación de 106
– CCD bombardeados por electrones. Eficaces pero inasequibles.
– CCD iluminados por la espalda. Alta eficiencia. Mejor opción prestaciones/precio. Otros CCD Cámara de la ESO para NAOS
24 Características:
– Gran ganancia libre de ruido
– Eficiencia cuántica del 50%
– Velocidad de lectura 1.5 Mhz
– Se disparan electrónicamente
– Se leen en paralelo
Necesidades: – Empaquetamiento para evitar ruido entre diodos adyacentes – Refrigeración Fotodiodos de avalancha
25 Otros sensores (Gp:) Sensor Interferencial
(Gp:) CCD
(Gp:) Sensor piramidal
(Gp:) Sensor Efecto Talbot
26 Sensor Defocus
APD APD Sensores Modales Sensor Tip-Tilt
Sensor Zernikes
APD
27 COMPENSACION DEL FRENTE DE ONDA
28 Número de actuadores o grados de libertad y su forma.
Rango dinámico de la corrección. Excursión suficiente para todos los casos.
Rango espectral del corrector. (.4-.7 mm) o (1-4mm).
Tiempo de respuesta. Inferior al tiempo de coherencia del sistema a corregir.
Errores residuales. Han de ser mínimos.
Histéresis. Deben de recuperarse al cesar la actividad.
Capacidad del corrector de adaptarse al frente de onda.
Consideraciones para diseñar un sistema de compensación
29 Principio de funcionamiento: Actuadores piezoeléctricos que se deforman a aplicarles tensión.
Características: Coeficiente de dilatación Modulo de elasticidad Conductividad térmica Deflexión según voltaje Modelos teóricos del comportamiento
Actuadores discretos
30 Principio de funcionamiento: Actuadores piezoeléctricos que se deforman a aplicarles tensión.
Características: Máximo empaquetamiento Desplazamiento vertical Discontinuidades Modelos teóricos del comportamiento
Espejos segmentados
31 Características: 19-37 elementos Diámetro de 23mm Anchura de banda de 2khz
(Gp:) V0 V1 V2 V3
Principio de funcionamiento: Dos capas piezoeléctricas que se estiran al aplicarles tensión. Espejos bimorfos
32 Características: Deformación continua Importante función de influencia Precio razonable
Principio de funcionamiento: Membrana suspendida que se mantiene rígida gracias al campo aplicado.
Espejos membrana
33 Características: Facilidad de manejo Posibilidad de corregir intensidad Respuesta lenta Respuesta espectral (Gp:) Electrodos (Gp:) Electrodos (Gp:) dirección del campo (Gp:) z
Principio de funcionamiento: El campo entre electrodos hace girar las macro moléculas variando el índice de refracción local del medio Correctores refractivos
34 Lentes refractivas
35 RECONSTRUCCION DEL FRENTE DE ONDA ABERRACIONES – Sist. Opt. Perfecto. Aberraciones – Teoría electromagnética de la luz – Polinomios de Zernike – Optica adaptativa FUENTES DE ERROR APLICACIONES COMPONENTES DE UN SISTEMA DE OPTICA ADAPTATIVA – Sensores de frente de onda – Detectores – Correctores de frente de onda
36 Reconstruir es establecer la conexión entre los valores obtenidos del sensor de frente de onda y los valores aplicables al elemento corrector Corrector Predictor Recons tructor Sensor Frente de onda distorsionado Frente de onda corregido Reconstrucción
37 Estimación de los valores del frente de onda a partir de experimento.
Eliminar componentes innecesarias como el pistón.
Compensación independiente de tip-tilt y desenfoque.
Eliminar acoplos debidos a la función de influencia del corrector.
Reducir ruidos aprovechando la estadística de la luz
Minimización del error en el frente de onda reconstruido.
Ajuste entre las geometrías del sensor y del corrector.
38 (Gp:) Modelo de (Gp:) reconst. Método de Calculo Realización Práctica (Gp:) Modelo de red Métodos iterativos Técnicas iterativas (Gp:) (Gp:) Jacobi Analógica (Gp:) (Gp:) Gauss-Seidel Digital (Gp:) SOR Híbrida (Gp:) (Gp:) Recons. (Gp:) Cuasi-óptima Exponencial Cálculo en serie (Gp:) (Gp:) Recons. Optima Inversión de matrices Procesador paralelo
Metodos de Cálculo
39 SVD = Estimador de mínimos cuadrados Reconstrucción del frente de onda
40 (Gp:) O O O
O O O
O O O (Gp:) O O O
O O O
O O O (Gp:) O O O
O O O
O O O (Gp:) Desplazamiento (Gp:) Shack-Hartmann (Gp:) No se utiliza
Modelos de medida
41 Frentes de onda reconstruidos Defoco Astigmatismo Compensación
42 ABERRACIONES – Sist. Opt. Perfecto. Aberraciones – Teoría electromagnética de la luz – Polinomios de Zernike – Optica adaptativa FUENTES DE ERROR OBJETO DE REFERENCIA COMPONENTES DE UN SISTEMA DE OPTICA ADAPTATIVA – Sensores de frente de onda – Detectores – Correctores de frente de onda RECONSTRUCCION DEL FRENTE DE ONDA
43 Fuentes de error Errores en la detección. Ruidos inevitables que reducen la precisión en la determinación de centroides y gradientes.
Errores en el procesado. Propagación de errores en el proceso de reconstrucción.
Errores en el corrector. Función de influencia del corrector. Falta de repetitividad. Histéresis. Esto supone una fuente de error no siempre controlada.
Error temporal. Retraso entre el frente de onda medido y el modificado.
44 ABERRACIONES – Sist. Opt. Perfecto. Aberraciones – Teoría electromagnética de la luz – Polinomios de Zernike – Optica adaptativa COMPONENTES DE UN SISTEMA DE OPTICA ADAPTATIVA – Sensores de frente de onda – Detectores – Correctores de frente de onda RECONSTRUCCION DEL FRENTE DE ONDA APLICACIONES FUENTES DE ERROR
45 Astronomía Sistema de OA en el Keck
46 LASER SENSOR Referencia
47 Compensación del ojo LASER SENSOR CCD
48 (Gp:) Frente de onda ocular
Caracterización del ojo
49 (Gp:) Diagnóstico para corrección y cirugía
(Gp:) Diagnóstico de retina
(Gp:) Compensación adaptativa
50 Control extracavitario de modos
51 Tomografía y compensación volumétrica (Gp:) Fuente (Gp:) Trayectoria de la fuente
52 Optica adaptativa multiconjugada
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