A CAS Microstar segített egy egyetemi hallgatói csapatnak második díjat nyerni az országos egyetemi fizika kísérleti versenyen

Nemrégiben hozták nyilvánosságra a 10. Országos Alapképzési Fizikai Kísérleti Verseny (Innováció) eredményeit, amelyet a Felsőoktatási Nemzeti Kísérleti Oktatási Bemutató Központok Egyesített Szövetsége, a Felsőoktatási Kísérleti Fizika Oktatásáért Felelős Nemzeti Kutató Egyesület, a Kínai Fizikai Társaság Fizikatanári Bizottsága szponzorált, és a Pekingi Repüléstudományi és Űrhajózási Egyetem (BUAA) szervezett. A CAS MICROSTAR által támogatott, a Xiameni Egyetem Fizikai Tudományok és Technológia Karának hallgatóiból álló csapat kiemelkedett a verseny számos résztvevő csapata közül, és második díjat nyert az önválasztott témák kategóriájában.

Díj részletei

A bejegyzés címe: Interferometrikus módszeren alapuló adaptív optikai rendszer a fázisinformációk kinyerésére

Résztvevő diákok: Luyao Wang, Wenhao Wang (Tianwen), Kaiyu Shi, An kexin Wu

Oktató:Qinghong Lu, Jun Yin

Díjnyertes művek

Bevezetés

Az adaptív optika fontos technológia a modern csillagászati ​​megfigyelésben. Babcock amerikai csillagász vetette fel először 1953-ban a „hullámfronthiba valós idejű mérésének és a légköri turbulencia és más dinamikus zavarok okozta hullámfront-aberráció valós idejű kompenzálásának deformálható optikai elemek segítségével” ötletét. Jelenleg a nagy távcsövek itthon és külföldön széles körben alkalmazzák ezt a technológiát, a hawaii Keck-teleszkóp, az Európai Déli Obszervatórium VLT-je és a Nemzeti Csillagászati ​​Obszervatórium Xinglong Obszervatóriumának 2,16 m-es távcsöve megvalósította a légköri turbulencia valós idejű korrekcióját. A csillagászati ​​távcsövek képalkotásában elért megvalósítás után az adaptív optikát számos ipari és polgári területen fejlesztették ki, különösen a mikroszkópok nagy pontosságú területein. Lézer rendszerek és retina képalkotás stb. 2008-ban hozták létre Kína első Adaptív Optikai Kulcslaboratóriumát a Fotonikai és Elektronikai Technológiai Intézetben. Napjainkban Kína kutatási szintje az adaptív optika területén a nemzetközi élvonalba lépett.

A különböző alkalmazási forgatókönyvek szerint az adaptív optikai rendszereknek számos különböző szerkezeti formája létezik. Ezek közül a fáziskonjugáció elvén alapuló adaptív optikai rendszer a leggyakrabban használt szerkezet. Az ilyen szerkezetű adaptív optikai rendszer három részből áll: hullámfront-érzékelőből, hullámfront-vezérlőből és hullámfront-korrektorból. A céltárgy által kibocsátott fényt a légköri turbulencia befolyásolja, ami hullámfront-aberrációkat okoz. Miután az aberrált nyaláb áthalad a nyalábosztón, a fényhullám egy része belép a képalkotó rendszerbe, a másik része pedig a hullámfront-érzékelőbe. A hullámfront-érzékelő valós idejű mérést végez a beeső fényhullám fázisáról, a mérési eredményeket a hullámfront-vezérlő feldolgozása után, a hullámfront-korrektor vezérlőjeleinek generálása után a hullámfront-korrektor generálja, és a hullámfront fázismérési eredményei azonos méretűek, de ellentétes irányúak. Fáziskorrekció, hogy kompenzálja a hullámfront fázishibája által generált légköri turbulenciát, így a korrigált fényhullám közel síkhullámmá alakul.

Tekintettel az adaptív optika tudományos kutatásának jelentőségére és gyakorlati alkalmazásainak fontosságára a különböző iparágakban a kiváló minőségű képek és adatok biztosítása érdekében, az utóbbi években egyre nagyobb figyelem irányult rá. Jelenleg az egyes optikai eszközgyártók laboratóriumi használatra alkalmas adaptív optikai megoldásokat tudnak kínálni, a nagy térbeli látószög előnyeivel. Felbontás és ultragyors válaszidő, de általában erősen integrált eszközökkel, magas kezelői követelményekkel és költséges problémákkal rendelkezik, ami nagymértékben korlátozza az oktatásban való népszerűsítését. A felmérés szerint a hazai főiskolákon és egyetemeken folyó jelenlegi fizika és csillagászat oktatás alapvetően nem foglal magában adaptív optikával kapcsolatos kísérleteket. Ennek érdekében a Xiamen Egyetem hallgatóinak egy csoportja, tanárok irányításával, interferometrikus módszeren alapuló adaptív optikai rendszert épített a fázisinformációk kinyerésére, a drága hullámfront-érzékelőket optikai interferometrikus rendszerrel helyettesítve, bizonyos algoritmusok segítségével visszaállítva a hullámfront fázisát; deformálható tükröket vagy mikrolencse-tömböket térbeli fénymodulátorokkal (SLM) helyettesítve a fényhullámok fázisának és amplitúdójának modulálására, a laboratóriumi tesztképek kalibrálását megvalósítva, és a tesztképek korrekcióját a tanítási hatás befolyásolása nélkül. Az eszköz költsége jelentősen csökkent az oktatási hatás befolyásolása nélkül, ami kitölti az adaptív optika hiányát a kísérleti oktatásban.

Kísérleti beállítás

Vállalati támogatás és jövőkép

Valós idejű programozható digitális optikai mageszközként a térbeli fénymodulátor számos alkalmazási lehetőséget kínál az Országos Egyetemi Fizikai Kísérleti Versenyen; valós idejű programozható diffraktív elemként használható egyréses, kétréses, rácsos, háromszög-, pentagram-, hatszög- stb. szűrőkhöz; programozható szűrőként használható aluláteresztő, felüláteresztő és résszűrőkhöz; maszklemez alternatívájaként használható; vetítésre használható; örvényfényt generálhat; Örvényfényt, Bessel-fényt, Airy-sugarat hozhat létre; a forgó szőrszálüveget helyettesítheti pszeudotermikus fénymező létrehozására; légköri turbulenciát szimulálhat; holografikus elemként is használható; a térbeli fénymodulátoron alapuló kutatások és kísérletek nagy hasznára válnak a hallgatók önfejlesztő képességeinek és úttörő gondolkodásának fejlesztésében.

Az optoelektronikai tudomány és technológia területére összpontosító vállalatként a CSC MicroStar mindig is elkötelezett volt a tudományos és technológiai innováció, valamint a tehetséggondozás előmozdítása iránt. A CSC MicroStar ezúttal ingyenesen biztosította a résztvevő csapat számára cégünk térbeli fénymodulátorának (FSLM-2K39-P) kísérleti berendezését, amely erős garanciát jelentett számukra a versenyen elért jó eredményekre. A térbeli fénymodulátor (FSLM-2K39-P) műszaki paraméterei a következők:

Termékjellemzők:

A hazai és külföldi fényvisszaverő tisztafázisú termékek piaci ár/teljesítmény arányának királya; Szinkronizált trigger funkció, kiváló fényvisszaverő hullámfront jellemzők; Magas kihasználtság, magas kitöltési tényező, alacsony fázis-jitter, magas diffrakciós hatékonyság; Mért fázismodulációs képesség, jó fázislinearitás; A felhasználó igényei szerint testreszabható.

Alkalmazási területek:

Hullámfront-korrekció (adaptív optikához használható); nyalábformálás (örvényfény generálása, sík tetejű fényformálás, gyűrűs nyaláb); nyalábvezérlés (nyalábeltérítés, sík nyalábfelosztás, görbült felületű nyalábfelosztás, mélységélesség-kiterjesztés); nyalábkollimáció, aberrációkorrekció, programozható fázismaszk; számítógépes holográfia; és így tovább.

A CAS Microstar mindig is aktívan foglalkozott és támogatott mindenféle tudományos és technológiai versenyt. Ingyenes kísérleti felszerelést biztosítunk a versenyen részt vevő csapatoknak, azzal a céllal, hogy fejlesszük az egyetemi hallgatók fizikai kísérletekben való képességeit, elősegítsük az innovációs szellemet és a csapatmunkát, valamint előmozdítsuk a fizikai kísérleti oktatás reformját és a kísérleti technológia fejlesztését. Reméljük, hogy ennek a lehetőségnek a kihasználásával több fiatal érdeklődését és lelkesedését tudjuk felkelteni az optikai kísérletek iránt, és több tudományos és technológiai tehetséget tudunk kinevelni az ország számára. Ugyanakkor azt is reméljük, hogy ez a lehetőség több fiatalt fog inspirálni az optikai kísérletek iránti érdeklődésre és lelkesedésre, hogy több tudományos és technológiai tehetséget tudjunk kinevelni az ország számára.