SENSOR DE FRENTE DE ONDA   DE SHACK-HARTMANN    Óptica Adaptativa     Ampliación de Técnicas Experimentales               ...
Resumen   Se ha comprendido el funcionamiento e importancia de la óptica adaptativa. La óptica adaptativa permite contrarr...
Introducción: ¿Qué es la óptica adaptativa?  Es una técnica que permite contrarrestar, en tiempo real, las turbulencias  a...
Introducción•   Difracción en apertura circular                   mancha de Airy         2.44 λ/D•   Turbulencias atmosfér...
Introducción: Aberraciones•   Frente de onda de una fuente muy lejana                    frente de onda plano    Frente de...
Introducción: Aberraciones•    Polinomios de Zernike: conjunto de funciones ortogonales sobre una pupila circular.
Introducción: Sistemas de óptica adaptativa Los principales componentes de un sistemas de óptica adaptativa son: 1) Sensor...
Dispositivo experimental
Procedimiento experimental Sistema modulador de fase (SLM): introduce la aberración al frente de onda. El programa SDIAPP ...
Resultados y Análisis                                  sin aberración defocus → potencia óptica =0                        ...
Resultados y Análisis Primer mapa de fase: Defocus positivo Frente de onda aberrado:Frente de onda compensado:
Resultados y AnálisisFrente de onda introducido por elespejo (SML=0):
Resultados y AnálisisSegundo mapa de fase: Defocus negativoFrente de onda aberrado:Frente de onda compensado:
Resultados y Análisis¡¿Por qué?!Los actuadores del espejo demembrana solo se mueven en unsentido.
Resultados y AnálisisCompensación manual (defocus positivo)Frente de onda compensado con el actuador central:Frente de ond...
Conclusiones    - Se ha comprobado en el laboratorio como la óptica adaptativa permite compensar      las aberraciones int...
Otras Cuestiones: Estrellas guíasLuz insuficiente procedente del objeto a   Inhomogeneidad de las turbulencias →observar →...
Otras CuestionesAplicaciones: Principal aplicación: Observación de objetos astronómicos.      - Oftalmología; estudio de l...
Bibliografía[1] Guión de la práctica[2] http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_adaptativa[3] www.ecozonas.com/category/a...
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Presentacion de los resultados de un experiemto para demostrar y comprender el funcinamiento de la óptica adaptativa.

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Optica Adaptativa

  1. 1. SENSOR DE FRENTE DE ONDA DE SHACK-HARTMANN Óptica Adaptativa Ampliación de Técnicas Experimentales Sara Pérez
  2. 2. Resumen Se ha comprendido el funcionamiento e importancia de la óptica adaptativa. La óptica adaptativa permite contrarrestar los efectos introducidos por la atmosfera aumentando así la resolución de las imágenes astronómicas. Se ha visto experimentalmente como la óptica adaptativacompensa la aberraciones introducidas en nuestra práctica porun modulador de fase, de un frente de onda inicialmente plano.
  3. 3. Introducción: ¿Qué es la óptica adaptativa? Es una técnica que permite contrarrestar, en tiempo real, las turbulencias atmosféricas en la formación de las imágenes astronómicas. Aumento del poder del resolución de los telescopios
  4. 4. Introducción• Difracción en apertura circular mancha de Airy 2.44 λ/D• Turbulencias atmosféricas: variaciones del índice de refracción de la atmosfera debidas a los cambios locales de temperatura del aire. corta exposición speckles larga exposición disco de Seeing 2.44 λ/R0 R0 parámetro de Fried
  5. 5. Introducción: Aberraciones• Frente de onda de una fuente muy lejana frente de onda plano Frente de onda: frente de onda plano → ϕ = cte• Función de aberración ϕ(r): diferencia de fase entre la fase real del frente de onda y la fase de la superficie de referencia. - nos permite describir el frente de onda aberrado - φ(r) como desarrollo en serie de polinomios de Zernike: i max  (  , )  a i Z i (  , ) i 2
  6. 6. Introducción: Aberraciones• Polinomios de Zernike: conjunto de funciones ortogonales sobre una pupila circular.
  7. 7. Introducción: Sistemas de óptica adaptativa Los principales componentes de un sistemas de óptica adaptativa son: 1) Sensor de frente de onda: estima el frente de onda Sensor Shack-Hartmann: compuesto por un array de microlentes de la misma focal y un detector de luz (CCD). Δx α pendiente media del frente de onda 2) Elemento corrector: compensan las aberraciones introducidas por la atmósfera generando variaciones en el camino óptico. Espejo de membrana: compuesto por una membrana reflectante y una serie de actuadores. Aplicando diferentes voltajes a los electrodos se obtienen diferentes deformaciones.
  8. 8. Dispositivo experimental
  9. 9. Procedimiento experimental Sistema modulador de fase (SLM): introduce la aberración al frente de onda. El programa SDIAPP envía una imagen en niveles de gris al modulador y este la convierte en un mapa de niveles de fase que va de 0 a 2π. Sistema de control: A partir de la información recogida por el sensor de frente de onda calcular la disposición de los actuadores. El programa FrontSufer nos permite calibrar el espejo.   Z k  x,y  B   S K 1 x  a k  x a  T B B T m k 1 m
  10. 10. Resultados y Análisis sin aberración defocus → potencia óptica =0 defocus positivo → potencia óptica > 0 defocus negativo → potencia óptica < 0Imagen de referencia: modulador a cero y espejo plano
  11. 11. Resultados y Análisis Primer mapa de fase: Defocus positivo Frente de onda aberrado:Frente de onda compensado:
  12. 12. Resultados y AnálisisFrente de onda introducido por elespejo (SML=0):
  13. 13. Resultados y AnálisisSegundo mapa de fase: Defocus negativoFrente de onda aberrado:Frente de onda compensado:
  14. 14. Resultados y Análisis¡¿Por qué?!Los actuadores del espejo demembrana solo se mueven en unsentido.
  15. 15. Resultados y AnálisisCompensación manual (defocus positivo)Frente de onda compensado con el actuador central:Frente de onda compensado con el actuador central:
  16. 16. Conclusiones - Se ha comprobado en el laboratorio como la óptica adaptativa permite compensar las aberraciones introducidas por la atmósfera terrestre en los frentes de onda, inicialmente planos, procedentes de objetos astronómicos (como las estrellas).- Se han introducido dos mapas de fase con el modulador uno correspondiente a un defocus positivo y el segundo a un defocus negativo. El segundo sin embargo no se ha podido corregir debido al movimiento de los actuadores en un único sentido.- Además, se han corregido calibrando manualmente el espejo obteniéndose mejoras. Sin embargo la corrección manual funciona únicamente en casos como este de aberraciones sencillas.
  17. 17. Otras Cuestiones: Estrellas guíasLuz insuficiente procedente del objeto a Inhomogeneidad de las turbulencias →observar → estrella de referencia anisoplanatismo Estrella guía laser
  18. 18. Otras CuestionesAplicaciones: Principal aplicación: Observación de objetos astronómicos. - Oftalmología; estudio de las aberraciones del ojo. - Aplicaciones militaresLimitaciones: - Anisoplanatismo - Rango espectral (Shack-Hartmann y modulador) - etc
  19. 19. Bibliografía[1] Guión de la práctica[2] http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_adaptativa[3] www.ecozonas.com/category/astronomia/page/3/ (estrellas guía)[4]http://media4.obspm.fr/public/VAU/instrumentacion/instrumento/oa/INTRODUCTION /index.html
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