بخشی از مقاله
چکیده – تلاطم که سبب ناهمگنی ضریب شکست جو زمین میشود، عامل اصلی تنزل کیفیت تصاویر نجومی از حد پراش تلسکوپ است. اپتیک تطبیقی ابزاري مناسب براي جبران ابیراهیهاي ناشی از تلاطم جو است. اصولاً سیستم اپتیک تطبیقی قبل از کار در شرایط واقعی، بایستی در آزمایشگاه، آزمایش و کالیبره شود. براي این منظور نیاز به شبیهساز تلاطم میباشد. در این مقاله روش ساخت شبیهساز تلاطم جو بر مبناي مدل تلاطم کلموگروف بیان میشود و پارامتر فرید صفحه فازي ساخته شده، در یک چیدمان آزمایشگاهی اندازهگیري شده است.
-1 مقدمه
جبهه موج ناشی از نور شئ سماوي دور - چشمه نقطهاي - ، قبل از وارد شدن به جو زمین، تخت در نظر گرفته میشود. تلاطم جو زمین که عامل اساسی آن، گرادیان دمایی، افتو- خیز رطوبت و جریان باد است، سبب ناهمگنی ضریب شکست جو میشود. تلاطم به صورت فضایی و زمانی تغییر میکند؛ از اینرو با انتشار جبهه موج از میان جو متلاطم، ابیراهیهایی روي آن سوار میشود که این ابیراهیها سبب دور شدن تصویر ثبت شده با یک تلسکوپ اپتیکی، از حد پراش آن میشود. در تلسکوپهاي زمینی، براي جبران ابیراهیاي ناشی از تلاطم جو، از سیستم اپتیک تطبیقی استفاده میشود.
از آنجایی که کار کردن در محیطهاي باز و خارج از آزمایشگاه همواره مشکلات غیرقابل پیشبینی فراوانی به همراه دارد، متخصصان و محققانی که در زمینه اپتیک تطبیقی فعالیت میکنند، در وهله اول به فکر شبیه- سازي تلاطم جو در آزمایشگاه هستند؛ تا با به کارگیري آن در یک چیدمان آزمایشگاهی، مراحل طراحی، ساخت و آزمودن بخشهاي مختلف سیستم اپتیک تطبیقی را در پیش گیرند.
در کار قبلی انجام شده به منظور شبیهسازي تلاطم جو در آزمایشگاه، شبیهساز تلاطم جو از روي توزیع فاز کاتورهاي به دست آمده بود .[1] در مقاله حاضر، روش ساخت شبیه- ساز تلاطم از روي فاز به دست آمده از توان طیف فضایی جبهه موج متأثر از تلاطم جو، بر مبناي اصول نظریه 1941 کلموگروف، بیان میشود و نتایج تجربی به دست آمده ارائه میگردد.
-2 توان طیف فضایی جبهه موج متأثر از تلاطم
کلموگروف و پارامتر فرید که در آن، κ، اندازة بردار فرکانس فضایی در فضاي فوریه و پارامتر فرید است. طول همدوسی فضایی جبهه موج، در دهانه ورودي تلسکوپ استاندازة. آن براي مناطق جغرافیایی مختلف و بر حسب شرایط جوي، متفاوت است. روشهاي مختلفی براي اندازهگیري وجود دارد. روشی که در کار حاضر از آن استفاده شد، واریانس زاویه فرودي جبهه موج است.
اگر مقدار در رابطه - 1 - مشخص شود، با تبدیل فوریه معکوس، شکل جبهه موج در فضاي واقعی به دست میآید که مسأله مورد علاقه در این مقاله، به دست آوردن فاز موج به ازاي=1 cm میباشد. شکل 1، فاز موج را در فضاي دو بعدي - x-y - به ازاي این مقدار نشان میدهد. این تصویر 8 بیتی با فرمت .bmp به دست آمد. اندازة طرح ترسیم شده 10×10 cm2 میباشد که با توجه به اندازة مورد نیاز براي چیدمان آزمایشگاهی انتخاب شده است.
براي انجام این کار، ابتدا شکل 1 - با ابعاد - 10×10 cm2 بر روي تلق شفاف چاپ شد. براي انتقال این طرح روي فیلم تمامنگاري، از نور لیزر - λ=632/8 nm - He-Ne استفاده شد؛ به اینترتیب که، نور لیزر He-Neبا عبور از پالایه فضایی، تمیز و واگرا شداز. آنجایی که به هنگام نوردهی، فیلم نگاريتمام دقیقاً به طرح چاپ شده روي تلق شفاف میچسبید، نیازي به موازي کردن نور، بعد از پالایه فضایی نبود.
اندازهگیري پارامتر فرید شبیهساز ساخته علامت کوچکی روي لبه صفحه فازي و اعمال ولتاژ شده، از روي واریانس شیب میانگین جبهه موج مشخصی به موتور، صفحه فازي شروع به چرخش میکند. شکل 2، چیدمان آزمایشگاهی را نشان میدهد که به منظور با تنظیم فرکانس استروبوسکوپ، بایستی موقعیتی را فراهم کرد که علامت روي لبه صفحه فازي، ثابت دیده شود. در اندازهگیري پارامتر فرید صفحه فازي از آن استفاده شد. درچنین حالتی فرکانس چرخش صفحه فازي و فرکانس این چیدمان، نور سفید لامپ هالوژن - S - ، با عبور از پخش- استروبوسکوپ با هم برابر میشود.
با به دست آوردن کنندة D و سپس روزنه کاملاًP تصفیه میشود. عدسی L1 فرکانس ايزاویه چرخش صفحه فازي، استروبوسکوپ نور را موازي و عدسی L2 نور را جمع میکند. نور با بازتاب از خاموش شده و دادهبرداري آغاز میشود. به هنگام آزمایش، روي آینه M، روي CCD کانونی میشود. روزنه متغیر I و قطر روزنه متغیر I، 1 cmانتخاب شد، تا پرتو نوري به قطر صفحه فازي PS در فاصله بین L1 و L2 قرار میگیرند. با قرار 1 cm از PS عبور کند.
براي ثبت تصویري که شدت بیشینه CCDدر محل صفحه کانونی L2، میتوان به تحلیل رفتار آن از حد اشباع CCD کمتر و نیز از نویز زمینه تصویر بالاتر جبهه موج تختی که از صفحه فازي عبور کرده و ابیراهی باشد، بایستی Gain دوربین تنظیم شود. معیاري که کیفیت روي آن سوار شده است، پرداخت. CCD به کار گرفته شده عکس ثبت شده را مشخص میکند، نرخ استرهل - Strehl تکرنگ، با ابعاد 640×480 پیکسل میباشد که اندازة هر - ratio میباشد.
