7А)явление обращения волного фронта. Понятие об адаптивной оптике.

Обращение волнового фронта — явление формирования обращённого пучка волн (в частности, светового пучка), который в той или иной мере соответствует обращённой во времени картине распространения падающего (входного) пучка. Это явление относится к нелинейной оптике и, в частности, к лазерной физике, где оно получило наибольшее развитие и основные перспективы приложений.

Изображение искажается бутылкой при обычном отражении, а при обращении волнового фронта — не искажается

Обращённый волновой фронт формируется с помощью различных физических механизмов и схемных решений.

В зарубежной литературе это явление называют оптическим фазовым сопряжением.

[Править]Методы обращения волнового фронта

Для создания обращения волнового фронта существует несколько методов:

• обращение волнового фронта при вынужденном рассеянии света назад

• четырёхволновое смешение;

• трёхволновое обращение волнового фронта;

• обращение волнового фронта нелинейно отражающей поверхностью;

• обращение волнового фронта при однородной в пространстве модуляции свойств среды на удвоенной частоте;

• обращение волнового фронта с помощью фотонного эха;

• гибридная схема обращения волнового фронта.

Адаптивная оптика — раздел физической оптики, изучающий методы устранения нерегулярных искажений, возникающих при распространении света в неоднородной среде, с помощью управляемых оптических элементов. Основные задачи адаптивной оптики — это повышение предела разрешения наблюдательных приборов, концентрация оптического излучения на приемнике или мишени и т.п.

Адаптивная оптика находит применение в конструировании наземных астрономических телескопов, в системах оптической коммуникации, в промышленной лазерной технике, вофтальмологии и пр., где позволяет компенсировать, соответственно, атмосферные искажения, аберрации оптических систем, в том числе оптических элементов глаза человека.

Метод пробных возмущений (или апертурного зондирования). Заключается в измерении реакции на небольшие, преднамеренно вносимые фазовые искажения. Контролируемым параметром при этом обычно является интенсивность излучения в сфокусированном пятне либо интенсивность света, рассеянного мишенью. Эффекты, за которые ответственны разные виды фазовых искажений, разделяют либо по частоте (т. н. многовибраторный метод), либо по времени (т. н. многоступенчатый или последовательный метод). В первом случае возбуждаются малые гармонические колебания различных участков зеркала (либо колебательные моды зеркала в целом) с различными частотами; спектральный анализ результирующего сигнала позволяет установить величину и направление необходимых для оптимизации системы изменений формы фронта. Во втором случае возбуждение колебаний отдельных участков или мод зеркала осуществляется последовательно во времени.

Для пробных возбуждений и итоговой корректировки фазового распределения обычно используются разные зеркала - одно обеспечивает малые изменения фазы с высокими временными частотами, второе имеет значительно больший диапазон изменения формы и может быть более инерционным. Связанное с этим усложнение основного оптического тракта в определенной степени компенсируется применением лишь одного некогерентного приемника излучения.

Прямое измерение формы волнового фронта. Для него разработаны самые разнообразные и порой весьма оригинальные способы (главным образом интерферометрические), обычно применяемые в сочетании с методом компенсации волнового фронта (для приемных систем) и методом фазового сопряжения (для излучателей). Метод компенсации заключается в восстановлении у волнового фронта излучения, пришедшего от находящегося в поле зрения точечного объекта, идеальной сферической формы (утраченной им вследствие влияния турбулентности атмосферы и аберраций объектива телескопа).

В методе фазового сопряжения волновому фронту излучения, испускаемого мощным источником, придается форма, сопряженная но фазе с фронтом опорного излучения, рассеянного мишенью и пришедшего к источнику (рис.; для предварительного освещения мишени с целью получения опорного излучения может использоваться как основной, так и вспомогательный источник). Т. о., на излучаемую волну заранее накладываются такие искажения, что последующие искажения на пути ее распространения оказываются скомпенсированными; этим достигается максимальная концентрация излучения на мишени.

Нередко к адаптивной оптике относят также область лазерной техники, связанную с применением фазово-сопряженных волн для автокомпенсации искажений волнового фронта в мощных лазерных усилителях. В некоторых случаях удается непосредственное преобразование опорной волны в сопряженную с помощью методов нелинейной оптики и голографии (см.Обращение волнового фронта).