بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روشی براي ساخت یک صفحه فازي با توزیع فاز کاتورهاي ارائه میشود. ابعادي که جبهه موج عبوري از صفحه فازي تخت فرض میشود، یک پارامتر مهم این صفحه فازي است. روش تغییر این پارامتر و اندازهگیري آن با استفاده از حسگر شیک-هارتمن ارائه می شود.
مقدمه
جبههي موج یک ستاره پس از عبور از جو زمین، در اثر تلاطم جو داراي ابیراهی میشود . این پدیده ناشی از تغییرات تصادفی دما و فشار است که ضریب شکست هوا را تغییر داده و به هر دو صورت فضایی و زمانی رخ می دهد. در تلسکوپ هاي زمینی براي تصحیح ابیراهیهاي جبههي موج از سیستم اپتیک تطبیقی استفاده می گردد. اما قبل از آنکه این سیستم پشت تلسکوپ نصب شود، در آزمایشگاه آزمایش و عملکرد آن تأیید میشود.براي آزمودن نحوه ي عملکرد سیستم اپتیک تطبیقی به صورت کامل در محیط آزمایشگاهی، مولد تلاطم جو مورد نیاز است تا ابیراهیهاي جبههي موج که مشخصات فضایی و زمانی مشابه با تلاطم جو را داراست براي ما شبیه سازي کند1]،.[2 در این مقاله روشی براي ساخت چنین شبیهسازي معرفی میشود.
ساخت صفحه ي فازي
یکی از پر کاربردترین روش ها براي شبیه سازي تلاطم جو، استفاده از صفحه ي فازي است، که بصورت کاتورهاي توزیع فاز روي آن ایجاد شده باشد.هنگامی که یک صفحه ي فازي تولید شد، می توان با استفاده از یک موتور دوران دهنده، صفحه را در عرض مسیر نور جابجا کرد تا تحول زمانی تلاطم ایجاد شود.به این ترتیب سرعت تغییرات زمانی این تلاطم با سرعت دوران قابل کنترل است.در روش ما براي ساخت شبیه ساز تلاطم جو، از فیلم تمام نگاري استفاده شده است. چیدمان آزمایش متشکل از یک لیزرهلیم-نئون، یک آینه ي تخت و یک پخش کننده ي نور است، شکل..1 باریکه ي نور خروجی از لیزر ابتدا توسط پخش کننده اي که در مقابل آن قرار گرفته پخش می گردد و نور پخش شده ي لیزر داراي لکه و پیسه است. سپس باریکهي نور پخش شده بر روي فیلم تابانیده می شود.
پس از طی مراحل ظهور و ثبوت، لکه و پیسههائی بر روي فیلم مشاهد ثبت میگردد، شکل..2 سپس براي اینکه اندازهي لکهها تغییر داده شود فیلم در فواصل مختلفی از باریکه ي پخش شده ي لیزر قرار گرفته و نور دهی می شود. براي فواصل دورتر و براي افزایش طول راه نوري باریکه، نور لیزر ابتدا روي یک آینه تخت تابانیده شده و نور انعکاسی بر روي فیلم تابانیده شد. مشاهده شد که با افزایش طول راه نوري اندازه لکه هاي ثبت شده نیز درشت تر خواهد شد.تا این مرحله شبیه ساز تولید شده تنها می تواند شدت نور عبوري را بصورت کاتورهاي تغییر دهد.پس از این مرحله با بلیچ کردن فیلم می توان صفحهي فازي نهایی براي کار در سیستم اپتیک تطبیقی را به دست آورد. براي ساخت محلول بلیچ از ترکیبات زیر استفاده شد:
ترکیب 8 : A گرم دي کرومات پتاسیم 10 + میلی لیتر اسید سولفوریک 1 + لیتر آب مقطر
ترکیب 2 : B گرم یدید پتاسیم 1 + لیتر آب مقطر محلول بلیچ : 1 قسمت از ترکیب 1 + A قسمت از ترکیب 8 + B قسمت آب مقطر با قرار دادن فیلم در این محلول، تغییرات شدتی به تغییرات فازي تبدیل میشود، شکل..3
تعیین پارامتر فرید با حسگر شیک-هارتمن
در حسگر شیک-هارتمن کل جبهه موج ورودي به وسیله آرایه ریز عدسی ها در محل هر ریز عدسی نمونه برداري می شود. هر ریز عدسی در آرایه داراي یک کانون در صفحه CCD است و لذا وقتی پرتو نور اولیه به مجموعه این ریز عدسی ها می تابد در صفحه CCDبه تعداد همان ریز عدسی ها تصویر تشکیل خواهد شد.در حالت بدون ابیراهی محل لکه در روي محور ریز عدسی و در صفحه کانونی خواهد بود و لذا در CCDلکه ها به طور منظم با فاصله مشخص که همان ابعاد ریز عدسی ها است از هم قرار خواهند گرفت. ولی اگر موج داراي ابیراهی باشد یعنی موج تخت در روزنه ریز عدسی زاویه داشته باشد محل لکه روي صفحه کانونی جابجا خواهد شد.[3]براي تعیین محل لکه از الگوریتم مورد استفاده در تعیین مرکز جرم استفاده می کنیم. یعنی جبهه موج به صورت فضایی و زمانی در حال تغییر است. انحراف معیار تغییر محل لکه طبق رابطه - 2 - محاسبه می شود.[4]
چیدمان تجربی آزمایش
براي شبیه سازي تلاطم جو توسط این صفحهي فازي، فیلم تولید شده در مقابل جبههي موج نور تقریبا موازي قرار می گیرد و براي اینکه تحول زمانی تلاطم جو نیز شبیه سازي شود از موتور یک دستگاه CD-ROMاستفاده می شود، شکل..4 به این ترتیب که فیلم عکاسی روي آن نصب گردیده و با دوران یافتن در مقابل باریکه نور، تغییرات کاتورهاي فاز یر روي باریکه عبوري ایجاد میکند.در شکل..4 چیدمان تجربی آزمایش مشاهده می شود.ابتدا با استفاده از یک عدسی باریکه نور موازي ایجاد می شود. توسط دو عدسی دیگر صفحه فازي بر روي حسگر شیک-هارتمن با اندازه مناسب تصویر میشود. براي اطلاع از نحوه ساخت این حسگر به مقاله مرجع 3مراجعه کنید. حسگر هارتمن ابزاري جهت اندازه گیري شکل جبهه موج بکار برده میشود. در این حالت حسگر شیک-هارتمن تصویر محل خاصی از باریکه موازي شده پس از اولین عدسی را می گیرد. در چند ریز روزنه
