óptica adaptativa


La óptica adaptativa ( AO ) es una tecnología utilizada para mejorar el rendimiento de los sistemas ópticos al reducir el efecto de las distorsiones del frente de onda entrante al deformar un espejo para compensar la distorsión. Se utiliza en telescopios astronómicos [1] y sistemas de comunicación por láser para eliminar los efectos de la distorsión atmosférica , en microscopía, [2] fabricación óptica [3] y en sistemas de imágenes retinales [4] para reducir las aberraciones ópticas . La óptica adaptativa funciona midiendo las distorsiones en un frente de onda y compensarlos con un dispositivo que corrija esos errores, como un espejo deformable o una matriz de cristal líquido .

La óptica adaptativa no debe confundirse con la óptica activa , que funciona en una escala de tiempo más larga para corregir la geometría del espejo primario.

Otros métodos pueden lograr un poder de resolución que exceda el límite impuesto por la distorsión atmosférica, como la imagen moteada , la síntesis de apertura y la imagen de la suerte , o moviéndose fuera de la atmósfera con telescopios espaciales , como el telescopio espacial Hubble .

La óptica adaptativa fue concebida por primera vez por Horace W. Babcock en 1953, [6] [7] y también se consideró en la ciencia ficción, como en la novela Tau Zero (1970) de Poul Anderson , pero no llegó a ser de uso común hasta avances en tecnología informática durante la década de 1990 hizo que la técnica fuera práctica.

Parte del trabajo de desarrollo inicial de la óptica adaptativa fue realizado por el ejército de los EE. UU. durante la Guerra Fría y estaba destinado a rastrear satélites soviéticos. [8]

Los espejos deformables de sistemas microelectromecánicos (MEMS) y los espejos deformables de concepto magnético son actualmente la tecnología más utilizada en aplicaciones de conformación de frente de onda para óptica adaptativa dada su versatilidad, carrera, madurez de la tecnología y la corrección de frente de onda de alta resolución que ofrecen.


Ilustración de un sistema de óptica adaptativa (simplificado). La luz incide primero en un espejo tip-tilt (TT) y luego en un espejo deformable (DM) que corrige el frente de onda. Parte de la luz es derivada por un divisor de haz (BS) al sensor de frente de onda y al hardware de control que envía señales actualizadas a los espejos DM y TT.
La impresión de un artista de la óptica adaptativa.
El frente de onda de una imagen aberrada (izquierda) puede medirse usando un sensor de frente de onda (centro) y luego corregirse usando un espejo deformable (derecha)
Espejo adaptativo de capa fina. [5]
Los astrónomos del sitio del Very Large Telescope en Chile usan óptica adaptativa.
Láser lanzado al cielo nocturno desde la instalación de óptica adaptativa del VLT.
Cuando la luz de una estrella atraviesa la atmósfera terrestre, el frente de onda se perturba.
El sensor Shack-Hartmann es un tipo de sensor de frente de onda utilizado para la óptica adaptativa.
Imágenes negativas de una estrella a través de un telescopio. El panel de la izquierda muestra la película en cámara lenta de una estrella cuando el sistema de óptica adaptativa está apagado. El panel de la derecha muestra la película en cámara lenta de la misma estrella cuando el sistema AO está encendido.
Un rayo láser dirigido hacia el centro de la Vía Láctea . Este rayo láser se puede utilizar como estrella guía para el AO.
Impresión artística del European Extremely Large Telescope desplegando láseres para óptica adaptativa [12]
GRAAL es un instrumento de óptica adaptativa de capa terrestre asistido por láser. [15]