Физики создали новую адаптивную оптическую систему с рекордным быстродействием | Новости науки
Российские ученые, работая по научной программе Национального центра физики и математики (НЦФМ), при поддержке Госкорпорации «Росатом» создали оригинальную адаптивную оптическую систему. С рекордным быстродействием она компенсирует влияние атмосферных искажений на лазерное излучение.
Также эта система поможет достичь рекордной мощности лазерного излучения в Центре исследований экстремальных световых полей класса «мегасайенс».
«Впервые при создании адаптивной оптической системы использованы программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), которые позволяют намного быстрее универсальных процессоров осуществлять операции по обработке изображений. Они работают не как универсальные процессоры, которые последовательно обрабатывают цифровой поток, а, скорее, как видеокарты, более эффективные, например, при просмотре фильмов. Применение ПЛИС позволило нам достигнуть рекордного быстродействия адаптивной системы до 4 кГц в экспериментах в закрытом пространстве, на 200-300-метровой павильонной трассе. В условиях реальной трассы до космического аппарата мы достигли быстродействия больше 2 кГц, что представляет интерес, например, в получении чётких изображений в ходе астрономических наблюдений. Несколько килогерц — это тот уровень, который позволяет нам корректировать искажения излучения в условиях реальной, постоянно меняющейся атмосферы, поэтому и идёт гонка за этими килогерцами», — объяснил академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель НЦФМ, сопредседатель направления НЦФМ «Физика высоких плотностей энергии».
Система, помимо компенсации атмосферных искажений, позволит более эффективно фокусировать лазерное излучение в «земных» условиях для достижения рекордной, экзаваттной мощности в Центре исследований экстремальных световых полей НЦФМ. Уникальную установку класса «мегасайенс» исследователи планируют создать в России к 2030 году, чтобы реализовывать передовые лазерные технологии и решать фундаментальные вопросы науки, связанные с пониманием, как ведет себя вещество в экстремальных условиях.
«Результат, который получен применительно к атмосферной оптике, прямо касается задачи максимально острой фокусировки излучения в Центре исследований экстремальных световых полей. В установке класса „мегасайенс“ мы должны задать волновые фронты всех двенадцати каналов лазерного излучения так, чтобы они, сойдясь в одной точке, дали максимум интенсивности», — подчеркнул академик.
Турбулентность земной атмосферы не только снижает фокусировку лазерного излучения на мишень в установках, но и ограничивает разрешающую способность телескопов при получении изображений из космоса. О том, как элементы новой системы позволяют компенсировать атмосферные искажения лазерного излучения в телескопах, ученые рассказали в статье в научном журнале «Photonics».