Óptica ativa - Active optics
Óptica ativa é uma tecnologia usada com telescópios refletores desenvolvidos na década de 1980, que ativamente molda os espelhos de um telescópio para evitar deformação devido a influências externas, como vento, temperatura, estresse mecânico. Sem óptica ativa, a construção de telescópios de 8 metros não é possível, nem telescópios com espelhos segmentados seriam viáveis.
Este método é usado, entre outros, pelo Nordic Optical Telescope , o New Technology Telescope , o Telescopio Nazionale Galileo e os telescópios Keck , bem como todos os maiores telescópios construídos desde meados da década de 1990.
A ótica ativa não deve ser confundida com a ótica adaptativa , que opera em uma escala de tempo mais curta e corrige distorções atmosféricas.
Em astronomia
A maioria dos telescópios modernos são refletores, com o elemento principal sendo um espelho muito grande . Historicamente, os espelhos primários eram bastante grossos para manter a superfície correta, apesar das forças que tendiam a deformá-la, como o vento e o próprio peso do espelho. Isso limitou seu diâmetro máximo a 5 ou 6 metros (200 ou 230 polegadas), como o telescópio Hale do Observatório Palomar .
Uma nova geração de telescópios construídos desde a década de 1980 usa espelhos finos e mais leves. Eles são muito finos para se manterem rigidamente no formato correto, portanto, uma série de atuadores é fixada na parte traseira do espelho. Os atuadores aplicam forças variáveis ao corpo do espelho para manter a superfície refletora no formato correto durante o reposicionamento. O telescópio também pode ser segmentado em vários espelhos menores, o que reduz a flacidez devido ao peso que ocorre em grandes espelhos monolíticos.
A combinação de atuadores, um detector de qualidade de imagem e um computador para controlar os atuadores para obter a melhor imagem possível, é chamada de óptica ativa .
O nome ótica ativa significa que o sistema mantém um espelho (geralmente o primário) em sua forma ideal contra as forças ambientais, como vento, queda, expansão térmica e deformação do eixo do telescópio. A óptica ativa compensa as forças de distorção que mudam de forma relativamente lenta, aproximadamente em escalas de tempo de segundos. O telescópio está, portanto, ativamente parado, em sua forma ideal.
Comparação com óptica adaptativa
A ótica ativa não deve ser confundida com a ótica adaptativa , que opera em uma escala de tempo muito mais curta para compensar os efeitos atmosféricos, em vez da deformação do espelho. As influências que a óptica ativa compensa (temperatura, gravidade) são intrinsecamente mais lentas (1 Hz) e têm uma amplitude maior na aberração. A óptica adaptativa, por outro lado, corrige distorções atmosféricas que afetam a imagem em 100–1000 Hz (a frequência de Greenwood , dependendo do comprimento de onda e das condições climáticas). Essas correções precisam ser muito mais rápidas, mas também têm uma amplitude menor. Por causa disso, a óptica adaptativa usa espelhos corretivos menores . Este costumava ser um espelho separado não integrado no caminho da luz do telescópio, mas hoje em dia pode ser o segundo , terceiro ou quarto espelho de um telescópio.
Outras aplicações
Configurações complicadas de laser e interferômetros também podem ser ativamente estabilizados.
Uma pequena parte do feixe vaza através dos espelhos direcionadores do feixe e um diodo de quatro quadrantes é usado para medir a posição de um feixe de laser e outro no plano focal atrás de uma lente é usado para medir a direção. O sistema pode ser acelerado ou tornado mais imune a ruídos usando um controlador PID . Para lasers pulsados, o controlador deve ser bloqueado para a taxa de repetição. Um feixe piloto contínuo (não pulsado) pode ser usado para permitir uma largura de banda de estabilização de até 10 kHz (contra vibrações, turbulência do ar e ruído acústico) para lasers de baixa taxa de repetição.
Às vezes, os interferômetros Fabry-Pérot precisam ser ajustados em comprimento para passar por um determinado comprimento de onda. Portanto, a luz refletida é extraída por meio de um rotador Faraday e um polarizador . Pequenas mudanças no comprimento de onda incidente gerado por um modulador ótico-acústico ou interferência com uma fração da radiação que chega fornece a informação se o Fabry Perot é muito longo ou muito curto.
Cavidades ópticas longas são muito sensíveis ao alinhamento do espelho. Um circuito de controle pode ser usado para pico de potência. Uma possibilidade é realizar pequenas rotações com um espelho final. Se esta rotação estiver na posição ideal, não ocorre oscilação de potência. Qualquer oscilação que aponta o feixe pode ser removida usando o mecanismo de direção do feixe mencionado acima.
Óticas ativas de raios-X , usando espelhos de incidência rasante ativamente deformáveis, também estão sendo investigadas.
Veja também
- Óptica adaptativa - tecnologia mais rápida para aberrações menores.
- Telescópio
- Superfície ativa - tecnologia semelhante para radiotelescópios.
- Lista de peças e construção do telescópio