Editorial Feature

廉价的自适应光学

巧妙的系统称为自适应光学器件,已知其计算机控制被细分的,单独成角度的镜子是一种有效但相当昂贵的方式来校正激光束中的扭曲。镜子自动调整,直到获得未置换的光束。这个过程是以一种方式完成的,以前认为无法实现–通过一个大镜子。

今天,桑迪亚国家实验室’有效而仍然廉价地使用单镜以实现一些相同的效果,从而获得了2007年的美国专利。

悲惨的人’s Adaptive Optics

桑迪亚装置,类似于廉价的老虎钳,类似于用螺栓固定在许多家庭车间长凳的那些,用作一种穷人’S自适应光学器件。它仅通过改变单个反射表面的凸起或凹面来校正光学扭曲。

我们可以’T补偿了小规模像差,但某些大规模梁畸变是可纠错的。

Jens Schwarz,桑迪亚国家实验室首席研究员

该方法已经提高了桑迪亚的光束质量’S巨大的Z-BAMPLET激光器。由于改进,激光现在可以每两个小时射击每四个小时,因为设备预先纠正由热量引起的扭曲,Schwarz说。

Daniel BromeLy(左),Marc Ramsey和Jens Schwarz检查了其中一个光学钳位的性能,因为它纠正了桑迪亚的激光束失真’s Z-beamlet laser.

图1。 Daniel BromeLy(左),Marc Ramsey和Jens Schwarz检查了其中一个光学钳位的性能,因为它纠正了桑迪亚的激光束失真’S Z-BAMPLET激光器。图片信用:Randy Montoya

梁校正

当然,类似的光束校正可以通过传统的自适应光学器件使用数十万美元来实现。众多小型反射镜由计算机控制,在毫秒内调整以纠正远处沿线的传感器报告的光束失真。

但对于不需要这种微量控制的绝大多数激光用户来说,通过凸面或通过单个执行器施加的凹面变形的变形可能是票证,特别是当价格预期只有几千美元时。已经表达了廉价的设备的商业兴趣。

反向使用该技术可能故意将光束集中起来以询问遥感点。这种使用方式检测在很多英里之外的战场上引入的化学或生物药物,一种称为激光诱导的荧光光谱的技术。“因为镜子可以快速且快速地改变激光束的焦点,所以激光束可以在各种距离处询问分子,并且结果可以通过反向散射光可见,”说主要调查员。

应对光束本身的扭曲

当新能量注入激光系统以产生更强大的光束时,发生扭曲。这些喷射通过短暂的灯具来实现。该效果类似于老式的拍摄闪光灯,将能量脉冲发送到光束成形的掺杂玻璃的激光介质中。

Jens Schwarz调整了他的团队’s newly patented Sandia optical tool that pre-corrects for laser distortions.

图2。 Jens Schwarz调整了他的团队’S新专利的桑迪亚光学工具,用于激光扭曲。图片信用:Randy Montoya

当激光束穿过掺杂玻璃时,它刺激材料以释放增加梁的能量’s strength –一种称为收益的效果。但掺杂玻璃的外部—更靠近闪光灯—不可避免地加热超过其内部。温度差异改变折射率,将光束聚焦到一些米的点,而不是允许它继续无穷大。

借助Marc Ramsey和Daniel Browley的帮助,而不是改变闪光灯,而不是改变闪光灯,而不是增益介质,而是使用单一柔性镜子来预先校正沿梁稍后发生的失真’s passage.

实现纠正效果

通过将扁平镜子放置在两个不同尺寸的同心环之间的扁平镜子来实现矫正效果–一个固定和一个免费。通过指尖或电机转动的螺旋驱动器(电机提高激光的价格),将力施加到自由环上。在这样做时,自由环弯曲镜子几微米,从而改变其焦距。大小环的方向确定失真是凹形还是凸起。

该方法已被证明在广泛的激光束能量上工作,从30毫焦点到500焦耳。

施瓦茨说,这种创新工作背后的动机是“It’惯用使用静态凹面镜—或适当的镜片的组合— and hope it’纠正您所拥有的镜头系统中的扭曲。但是我们认为:让我们思考的是镜头或镜子的连续’S看看我们是否可以通过仅使用一个具有灵活焦距的镜子更简单,更廉价地完成工作。”

致谢

工作的描述及其应用已在2006年2月的应用物理B:激光器和光学和2006年11月的光学表达中发表。其他作者除了Schwarz,Ramsey和Rewly还包括Ian Smith和John Porter。
设备,列为a“可变焦距可变形镜”,被发给美国专利No.7,229,178。

这篇文章于28日更新TH. January, 2020

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