A CAS MICROSTAR segítségével egy egyetemi hallgatói csapat második díjat nyerhetett 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, Ankexin 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 nagyméretű hazai és külföldi távcsövek 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 való megvalósítás után az adaptív optikát számos ipari és polgári területen fejlesztették ki, különösen a mikroszkópok, lézerrendszerek és retina képalkotás stb. nagy pontosságú területein. 2008-ban létrehozták Kína első Adaptív Optikai Kulcsfontosságú Laboratóriumát a Fotonikai és Elektronikai Technológiai Intézetben. Ma 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 azonos méretű, de ellentétes irányú hullámfront-fázismérési eredményeket generál a fáziskorrekció mértékével szemben, hogy kompenzálja a hullámfront fázisaberrációja által generált légköri turbulenciát, így a korrigált fényhullám közel síkhullámmá alakul.

Tekintettel az adaptív optika tudományos kutatásának jelentőségére és gyakorlati alkalmazásainak fontosságára a különböző iparágak számára a kiváló minőségű képek és adatok biztosítása érdekében, az utóbbi években egyre nagyobb figyelem irányul rá. Jelenleg vannak olyan optikai eszközgyártók, amelyek laboratóriumi használatra alkalmas adaptív optikai megoldásokat tudnak kínálni, amelyek előnyei a nagy térbeli felbontás és az ultragyors válaszidő. Azonban általában magas integráltságú eszközökről, magas kezelői követelményekről és költséges problémákról van szó, ami nagymértékben korlátozza az oktatásban való népszerűsítését. A felmérés szerint a jelenlegi fizika és csillagászat oktatás a hazai főiskolákon és egyetemeken 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, és bizonyos algoritmusok segítségével visszaállítva a hullámfront fázisát. deformálható tükrök vagy mikrolencse-tömbök helyettesítése térbeli fénymodulátorokkal (SLM) a fényhullámok fázisának és amplitúdójának modulálására, a tesztképek laboratóriumi kalibrálásának megvalósítása, valamint a tesztképek korrekciójának megvalósítása a tanítási hatás befolyásolása nélkül. Az eszköz költsége jelentősen csökkent a tanítási 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.