CAS Microstar axuda a un equipo de estudantes universitarios a gañar o segundo premio no concurso nacional de experimentos de física para estudantes universitarios

Recentemente, déronse a coñecer os resultados da 10ª Competición Nacional de Experimentos de Física para Estudantes de Grao (Innovación), patrocinada pola Asociación Conxunta de Centros Nacionais de Demostración de Ensino Experimental no Ensino Superior, a Asociación Nacional de Investigación para o Ensino de Física Experimental no Ensino Superior, o Comité de Ensino de Física da Sociedade Chinesa de Física e organizada pola Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequín (BUAA). O equipo de estudantes de grao da Escola de Ciencias Físicas e Tecnoloxía da Universidade de Xiamen, asistido por CAS MICROSTAR, destacou entre os moitos equipos participantes na competición e gañou o segundo premio na categoría de temas autoseleccionados.

Detalles do premio

Título da entrada: Sistema óptico adaptativo baseado no método interferométrico para extraer información de fase

Estudantes participantes: Luyao Wang, Wenhao Wang (Tianwen), Kaiyu Shi, An kexin Wu

Instrutor/a:Qinghong Lu, Jun Yin

Obras premiadas

Introdución

A óptica adaptativa é unha tecnoloxía importante na observación astronómica moderna. O astrónomo estadounidense Babcock foi o primeiro en presentar a idea da "medición en tempo real do erro da fronte de onda e a compensación en tempo real da aberración da fronte de onda causada pola turbulencia atmosférica e outras perturbacións dinámicas mediante elementos ópticos deformables" en 1953. Na actualidade, grandes telescopios nacionais e estranxeiros están a aplicar amplamente esta tecnoloxía. O telescopio Keck en Hawai, o VLT do Observatorio Europeo Austral e o telescopio de 2,16 m do Observatorio Xinglong do Observatorio Astronómico Nacional conseguiron a corrección en tempo real da turbulencia atmosférica. Tras a súa posta en marcha no campo da obtención de imaxes con telescopios astronómicos, a óptica adaptativa desenvolveuse en moitos campos industriais e civís, especialmente nos campos de alta precisión dos microscopios. Láser sistemas e imaxes da retina, etc. En 2008, estableceuse o primeiro Laboratorio Clave de Óptica Adaptativa da China no Instituto de Fotónica e Tecnoloxía Electrónica. Hoxe, o nivel de investigación da China no campo da óptica adaptativa alcanzou os primeiros postos a nivel internacional.

Segundo os diferentes escenarios de aplicación, os sistemas de óptica adaptativa teñen moitas formas estruturais diferentes. Entre elas, o sistema de óptica adaptativa baseado no principio da conxugación de fase é a estrutura máis utilizada. O sistema óptico adaptativo desta estrutura consta de tres partes: sensor de fronte de onda, controlador de fronte de onda e corrector de fronte de onda. A luz emitida polo obxecto obxectivo vese afectada pola turbulencia atmosférica, o que produce aberracións da fronte de onda. Despois de que o feixe aberrado pase polo divisor de feixe, parte da onda de luz entra no sistema de imaxe e a outra parte entra no sensor de fronte de onda. O sensor de fronte de onda realiza unha medición en tempo real da fase da onda de luz incidente. Despois do procesamento do controlador de fronte de onda, os resultados da medición, xerando sinais de control do corrector da fronte de onda, xerando resultados de medición de fase da fronte de onda iguais en tamaño pero na dirección oposta. Corrección de fase, para compensar a turbulencia atmosférica xerada pola aberración de fase da fronte de onda, de xeito que a onda de luz corrixida se converta nunha onda case plana.

En vista da importancia da investigación científica da óptica adaptativa e a súa importancia nas aplicacións prácticas para diversas industrias para proporcionar imaxes e datos de alta calidade, nos últimos anos recibiu cada vez máis atención. Na actualidade, existen fabricantes de instrumentos ópticos individuais que poden ofrecer solucións de óptica adaptativa axeitadas para laboratorio, coas vantaxes dunha alta visión espacial. Resolución e velocidade de resposta ultrarrápida, pero xeralmente hai dispositivos altamente integrados, altos requisitos para os operadores e problemas custosos, o que limita en gran medida a súa promoción no ensino. Segundo a enquisa, o ensino actual de física e astronomía nas universidades nacionais basicamente non implica experimentos relacionados coa óptica adaptativa. Para este fin, un equipo de estudantes universitarios da Universidade de Xiamen, baixo a dirección de profesores, construíu un conxunto de sistemas de óptica adaptativa baseados no método interferométrico para extraer información de fase, substituíndo os caros sensores de fronte de onda por un sistema interferométrico óptico, recuperando a fase da fronte de onda mediante certos algoritmos; substituíndo espellos deformables ou matrices de microlentes por moduladores de luz espacial (SLM) para modular a fase e a amplitude das ondas de luz, realizando a calibración das imaxes de proba no laboratorio e realizando a corrección das imaxes de proba sen afectar o O custo do dispositivo reduciuse considerablemente sen afectar o efecto de ensino, o que enche o oco da óptica adaptativa no ensino experimental.

Configuración experimental

Apoio e visión da empresa

Como dispositivo de núcleo óptico dixital programable en tempo real, o modulador de luz espacial ten moitas posibilidades de aplicación na Competición Nacional de Experimentos de Física Universitaria; pódese usar como elemento difractivo programable en tempo real para fenda simple, dobre fenda, reixa, triángulo, pentagrama, hexágono, etc.; pódese usar como filtro programable para filtros de paso baixo, paso alto e fenda; pódese usar como alternativa a unha placa de máscara; pódese usar para realizar proxeccións; pode xerar luz de vórtice. Pode producir luz de vórtice, luz de Bessel, feixe de Airy; pode substituír o vidro capilar rotatorio para producir un campo de luz pseudotérmico; pode simular turbulencia atmosférica; tamén pode ser un elemento holográfico; a investigación e os experimentos baseados no modulador de luz espacial serán de gran beneficio para o exercicio das capacidades de autodesenvolvemento dos estudantes e o pensamento pioneiro.

Como empresa centrada no campo da ciencia e a tecnoloxía optoelectrónica, CSC MicroStar sempre se comprometeu coa promoción da innovación científica e tecnolóxica e o cultivo do talento. Esta vez, CSC MicroStar proporcionoulle ao equipo participante un equipo experimental gratuíto do modulador de luz espacial da nosa empresa (FSLM-2K39-P), o que lles proporcionou unha forte garantía para acadar bos resultados na competición. Os parámetros técnicos deste modulador de luz espacial (FSLM-2K39-P) son os seguintes:

Características do produto:

Relación prezo/rendemento do mercado de produtos de fase pura reflectantes nacionais e estranxeiros; función de disparo sincronizada, excelentes características de fronte de onda reflexiva; alta utilización, alto factor de recheo, baixa fluctuación de fase, alta eficiencia de difracción; capacidade de modulación de fase medida, boa linealidade de fase; pódese personalizar segundo as necesidades do usuario.

Áreas de aplicación:

Corrección da fronte de onda (pódese usar para óptica adaptativa); conformación do feixe (xeración de luz de vórtice, conformación da luz de superficie plana, feixe de anel); control do feixe (deflexión do feixe, división do feixe en plano, división do feixe en superficie curva, extensión da profundidade de foco); colimación do feixe, corrección de aberracións, máscara de fase programable; holografía computacional; e así sucesivamente.

CAS Microstar sempre se preocupou activamente e apoiou todo tipo de competicións científicas e tecnolóxicas. Proporcionamos equipamento experimental gratuíto aos equipos participantes nesta competición, co obxectivo de mellorar a capacidade dos estudantes universitarios nos experimentos de física, fomentar o espírito de innovación e o traballo en equipo, e promover a reforma do ensino experimental da física e o desenvolvemento da tecnoloxía experimental, e esperamos que, aproveitando esta oportunidade, poidamos estimular o interese e o entusiasmo de máis mozos polos experimentos de óptica e cultivar máis talentos científicos e tecnolóxicos para o país. Ao mesmo tempo, tamén esperamos que esta oportunidade inspire a máis mozos a interesarse e entusiasmarse cos experimentos ópticos, para cultivar máis talentos científicos e tecnolóxicos para o país.