CAS Microstar помогла команде студентов завоевать вторую премию на Национальном конкурсе студенческих экспериментов по физике

Недавно были опубликованы результаты 10-го Национального конкурса экспериментальных работ по физике для студентов бакалавриата (в категории «Инновации»), организованного Объединенной ассоциацией национальных демонстрационных центров экспериментального обучения в высших учебных заведениях, Национальной исследовательской ассоциацией по преподаванию экспериментальной физики в высших учебных заведениях, Комитетом по преподаванию физики Китайского физического общества и организованного Пекинским университетом аэронавтики и астронавтики (BUAA). Команда студентов факультета физических наук и технологий Сямэньского университета, работающая при поддержке CAS MICROSTAR, выделилась среди множества команд-участниц и заняла второе место в категории самостоятельно выбранных тем.

Подробности награды

Название записи: Адаптивная оптическая система на основе интерферометрического метода извлечения фазовой информации

Участвующие студенты: Луяо Ван, Вэньхао Ван (Тяньвэнь), Кайю Ши, Ан Кексинь Ву

Инструктор:Цинхун Лу, Цзюнь Инь

Работы, отмеченные наградами

Введение

Адаптивная оптика – важная технология в современных астрономических наблюдениях. Американский астроном Бэбкок в 1953 году впервые выдвинул идею «измерения в реальном времени погрешности волнового фронта и компенсации в реальном времени аберрации волнового фронта, вызванной атмосферной турбулентностью и другими динамическими возмущениями, с помощью деформируемых оптических элементов». В настоящее время эта технология широко применяется в крупных телескопах Китая и за рубежом: телескоп Кека на Гавайях, VLT Европейской южной обсерватории и 2,16-метровый телескоп обсерватории Синлун Национальной астрономической обсерватории реализовали коррекцию атмосферной турбулентности в реальном времени. После внедрения в области получения изображений с помощью астрономических телескопов адаптивная оптика получила развитие во многих промышленных и гражданских областях, особенно в области высокоточных микроскопов. Лазер Системы визуализации сетчатки глаза и т.д. В 2008 году в Институте фотоники и электронных технологий была создана первая в Китае ключевая лаборатория адаптивной оптики. Сегодня уровень исследований Китая в области адаптивной оптики вышел на передовой международный уровень.

В зависимости от различных вариантов применения адаптивные оптические системы имеют множество различных структурных форм. Среди них наиболее распространена адаптивная оптическая система, основанная на принципе фазового сопряжения. Адаптивная оптическая система этой структуры состоит из трех частей: датчика волнового фронта, контроллера волнового фронта и корректора волнового фронта. Свет, излучаемый целевым объектом, подвергается воздействию атмосферной турбулентности, что приводит к аберрациям волнового фронта. После прохождения аберрированного луча через светоделитель часть световой волны попадает в систему формирования изображения, а другая часть – в датчик волнового фронта. Датчик волнового фронта измеряет фазу падающей световой волны в режиме реального времени. Результаты измерений после обработки контроллером волнового фронта генерируют управляющие сигналы корректора волнового фронта, корректор волнового фронта генерирует и измеряет фазу волнового фронта, равную по величине, но противоположно направленную по величине. Фазовая коррекция, чтобы компенсировать атмосферную турбулентность, вызванную фазовой аберрацией волнового фронта, так, чтобы скорректированная световая волна превратилась в почти плоскую волну.

Учитывая значимость научных исследований в области адаптивной оптики и её практическое применение в различных отраслях промышленности для получения высококачественных изображений и данных, в последние годы ей уделяется всё больше внимания. В настоящее время отдельные производители оптических приборов предлагают решения на основе адаптивной оптики, подходящие для лабораторного применения, обладающие преимуществами высокой пространственной детекции. Разрешение и сверхбыстрая скорость отклика, но, как правило, существуют высокоинтегрированные устройства, высокие требования к операторам и дорогостоящие проблемы, что в значительной степени ограничивает его продвижение в обучении. Согласно опросу, текущее преподавание физики и астрономии в отечественных колледжах и университетах в основном не включает эксперименты, связанные с адаптивной оптикой. С этой целью группа студентов из Сямэньского университета под руководством преподавателей построила набор систем адаптивной оптики на основе интерферометрического метода для извлечения фазовой информации, заменив дорогостоящие датчики волнового фронта оптической интерферометрической системой, восстанавливая фазу волнового фронта с помощью определенных алгоритмов; заменив деформируемые зеркала или решетки микролинз пространственными модуляторами света (SLM) для модуляции фазы и амплитуды световых волн, реализуя калибровку тестовых изображений в лаборатории и реализуя коррекцию тестовых изображений, не влияя на Стоимость устройства была значительно снижена, не влияя на эффект обучения, что заполняет пробел адаптивной оптики в экспериментальном обучении.

Экспериментальная установка

Поддержка и видение компании

Как цифровое оптическое ядро, программируемое в реальном времени, пространственный модулятор света имеет множество возможностей применения в Национальном университетском конкурсе физических экспериментов; его можно использовать как программируемый в реальном времени дифракционный элемент для однощелевых, двухщелевых, решетчатых, треугольных, пентаграммных, шестиугольных и т. д. фильтров; его можно использовать как программируемый фильтр для фильтров нижних и верхних частот, а также щелевых фильтров; его можно использовать в качестве альтернативы маске; его можно использовать для выполнения проекции; он может генерировать вихревой свет. Он может создавать вихревой свет, свет Бесселя, луч Эйри; он может заменить вращающееся волосяное стекло для создания псевдотеплового светового поля; он может имитировать атмосферную турбулентность; он также может быть голографическим элементом; исследования и эксперименты, основанные на пространственном модуляторе света, будут очень полезны для развития способностей студентов к саморазвитию и новаторского мышления.

Компания CSC MicroStar, специализирующаяся в области оптоэлектроники и технологий, всегда стремилась содействовать развитию научных и технологических инноваций и развитию талантов. В этот раз CSC MicroStar предоставила команде-участнице бесплатное экспериментальное оборудование – пространственный модулятор света (FSLM-2K39-P) собственной разработки, что стало надежной гарантией достижения высоких результатов в соревновании. Технические характеристики этого пространственного модулятора света (FSLM-2K39-P) следующие:

Особенности продукта:

Король отечественного и зарубежного рынка отражательной продукции с чистой фазой по соотношению цена/качество; Синхронизированная функция запуска, превосходные характеристики отражательного волнового фронта; Высокая степень использования, высокий коэффициент заполнения, низкий фазовый джиттер, высокая дифракционная эффективность; Измеренная способность фазовой модуляции, хорошая линейность фазы; Может быть настроен в соответствии с потребностями пользователя.

Области применения:

Коррекция волнового фронта (может использоваться для адаптивной оптики); формирование пучка (генерация вихревого света, формирование света с плоской вершиной, кольцевой пучок); управление пучком (отклонение пучка, плоское разделение пучка, разделение пучка на криволинейной поверхности, расширение глубины фокусировки); коллимация пучка, коррекция аберраций, программируемая фазовая маска; вычислительная голография и т. д.

Компания CAS Microstar всегда активно участвовала в проведении и поддерживала всевозможные научно-технические соревнования. Мы предоставляем бесплатное экспериментальное оборудование командам, участвующим в этом соревновании, стремясь улучшить навыки студентов университетов в проведении физических экспериментов, укрепить дух инноваций и командной работы, а также содействовать реформе преподавания экспериментальной физики и развитию экспериментальных технологий. Мы надеемся, что, воспользовавшись этой возможностью, мы сможем пробудить интерес и энтузиазм молодых людей к оптическим экспериментам и взрастить больше научных и технических талантов для страны. Мы также надеемся, что эта возможность вдохновит больше молодых людей на интерес и энтузиазм в отношении оптических экспериментов, что позволит взрастить больше научных и технических талантов для страны.