对恒星环境以极小角度进行高对比度成像是一项四重挑战,这是我们过去 10 年在突破现有自适应光学 (AO) 系统极限、构建下一代极端自适应光学、在高科技实验室和天空中验证创新概念的过程中学到的。首先,所选的日冕仪必须允许进入这个狭窄但至关重要的发现空间。其次,对低阶像差(倾斜、聚焦、彗差……)的波前控制必须精确且随时间稳定。第三,基于空间调制(角度,例如 ADI,或光谱,例如光谱反卷积)的观察策略可能在较大角度下有效和/或理想,但随着调制空间的缩小,这些策略面临挑战。最后,后处理方法必须面对这样一个事实:随着系统性估计和去除所需的像素越来越少,信息变得越来越稀缺。
一些关键科学问题,例如恒星形成、寻找类地系外行星等,只有工作在紫外-可见光波长范围且主镜直径大于 8 米的望远镜才能解答。未来的大型太空望远镜需要新技术以合理的成本满足其高性能要求。空中客车公司为欧洲航天局研究了两种截然不同的望远镜概念:一种是带有 4 米主镜的整体式望远镜,可提供阿丽亚娜 6 号整流罩可容纳的最大收集面积;另一种是大型可展开分布式孔径空间望远镜,其收集面积为 50 平方米,实现相当于 12 米直径的实际分辨率极限。确定了关键使能技术并概述了未来技术发展的路线图。这些技术包括大型整体镜面抛光、主动光学、可展开空间结构;低成本、轻型光学器件;以及波前传感和控制方法。
波前塑形技术的最新进步促进了各种培养基中复杂结构光的传播与轨道角动量(OAM)的研究。在其近后传播期间向拉瓜尔 - 高斯(LG)束引入螺旋相调制,这是由于培养基折射率随时间变化的负梯度的促进,从而导致相位扭曲速率显着提高,从而有效地观察到了OAM相位抑制。这种方法对培养基折射率(〜10-6)的最小变化也具有显着的敏感性。OAM的相位记忆被揭示为扭曲光保留最初的螺旋相的能力,甚至通过浑浊的组织样散射培养基传播。结果证实了在生物医学应用中利用OAM光的迷人机会,例如,例如通过生物组织和其他光学致密培养基的非侵入性透射式葡萄糖诊断和光学通信。
水下电磁信号在导航、传感和通信方面有一系列实际应用。短程导航系统可以基于电磁传播中看到的信号幅度梯度。对于信标应用,声纳系统必须使用相位信息来感测波前方向,并受到多径效应和压力梯度的影响。基于电磁信号的 UUV 导航系统将测量信号强度的增加,作为对朝向信标的移动的直接响应,这将实现非常简单、强大的控制回路。分布式电缆可以设计为沿其长度辐射电磁信号。这种类型的分布式换能器在声学领域没有等效物。电缆可以提供短程导航并减少移动通信所需的范围。这种布置允许实施“有轨电车线”,该线可由 UUV 跟踪,同时允许定期偏移。连续的电车线在 UUV 返回时很容易被拦截。
动态光学镜头镜片是透射自适应光学器件,旨在轻松整合到任何光学系统中以校正光学畸变。这些镜头的设计使用10、16或25mm透明的光圈,以覆盖常见的学生尺寸和M32 x 0.75安装线,可以通过使用线程适配器来适应常见的客观螺纹类型。它们可以使用波前传感器或自动软件校正系统进行封闭环控制,以进行像差校正。动态光学变形镜头也可以与低功率激光器一起用于梁的塑形,例如将高斯光束塑造为椭圆形或方形束轮廓或立方相。这些镜片是光学相干断层扫描(OCT),共聚焦显微镜,2光子显微镜和明亮场显微镜的畸变校正的理想选择,以提高图像质量。
超表面是超材料的二维对应物,它已展示出前所未有的能力,可以在单个平面设备中操纵电磁波的波前。尽管该领域取得了各种进展,但超表面所实现的独特功能是以结构复杂性为代价的,导致传统超表面设计的参数扫描非常耗时。尽管人工神经网络提供了一个灵活的平台来显著改善设计过程,但当前的超表面设计仅限于生成定性场分布。在本研究中,我们证明,通过结合串联神经网络和迭代算法,可以用定量场分布克服超表面设计的先前限制。作为原理验证示例,通过设计的网络架构预测的超透镜具有多个焦点,具有相同/正交的偏振状态,以及精确的强度比(定量场分布),并通过数值计算和实验证明。独特而强大的超表面设计方法将加速开发可应用于成像、检测和传感的高精度功能设备。
泵浦固态 (DPSS) 主振荡器放置在密封的单片块中,产生高重复率脉冲串 (90 MHz),单脉冲能量低至几 nJ。二极管泵浦放大器用于将脉冲放大至 30 mJ 或高达 40 mJ 的输出。高增益再生放大器的放大系数接近 10⁶。在再生放大器之后,脉冲被引导至多通功率放大器,该放大器经过优化,可从 Nd:YAG 棒中高效提取存储的能量,同时保持近高斯光束轮廓和低波前畸变。输出脉冲能量可以大约 1% 的步长进行调整,而脉冲间能量稳定性在 1064 nm 时保持在小于 0.5% rms。安装在恒温炉中的角度调谐 KD*P 和 KDP 晶体用于第二、第三和第四谐波的产生。谐波分离器保证引导至不同输出端口的每个谐波具有高频谱纯度。
metasurfaces由于使用定期布置的纳米结构,可以随意调节电磁波,因此为下一代光学设备打开了通往下一代光学设备的门。然而,元曲面通常具有固定几何形状的纳米结构的静态响应,这通过替换常规的光学组件来实施向技术的过渡带来挑战。为了解决此问题,液晶(LCS)已被积极地用于使用可调节的双折射物实时设计可调的跨面。在这里,我们回顾了有关LC可调式元面的最新研究,这些研究被归类为波前调整和光谱调整。与对可调式跨面的众多评论相比,该评论深入探讨了LC集成的元整日的最新发展。在这篇综述结束时,我们简要介绍了有关LC驱动的元信息的最新研究趋势,并提出了改善LCS的进一步说明。我们希望这篇评论能够加快新型和创新的LC设备的开发。
X15213系列设备是带有紧凑型壳体和用于电源的AC适配器的LCOS-SLMS(硅 - 空间光调节器),适用于光学桌上。LCOS-SLMS可以使用数字视频接口(DVI)通过PC调节光束的波前,这是PC显示器的标准接口。高速响应和高精度相调制是通过直接控制液晶(LC)的电压来实现的,该液晶(LC)通过应用CMOS技术形成的地址部分的电压。LCOS-SLM的最佳光学设计可最大程度地减少光损失,以达到高衍射效率和高光利用率。此外,可以通过数字校正镜面畸变,LC层厚度的不均匀性以及LC的非线性响应而获得高线性调制特性。为了提高功率处理能力,我们还提供具有内置水冷热量的高功率激光类型,以及使用Sapphire Glass用于玻璃基板的激光金属加工类型。
观察表明,浅水海底地形通常具有由各种海洋学和地质过程产生的带限方向谱。这种定向底部特征对三维低频声传播有明显的影响。使用理想化的直海底波纹模型进行的分析研究表明,声能可以在相邻波纹之间部分传导,这种传导将影响浅水中的声传播。在我们的工作中,我们还研究了理想化的弯曲海底波纹引起的传导和折射。先前的研究表明,非线性内波也可以产生声波管道。使用我们的理想模型对这两种不同的管道进行了比较分析。研究了内部波和水深测量对内部波前和底部波纹的各种相对方向的综合影响。对三维声音在真实水深测量和内部波波动中的传播进行了数值模拟。总之,在研究浅水中的三维声传播时,需要考虑水柱波动和水深测量变化。