Warum A.O ?

Die durch die Atmosphäre herbeigeführte Turbulenz verschlechtert die von den Teleskopen erfassten Bilder. Die adaptive Optik (A.O) ist eine wirkungsvolle Lösung, um einen Großteil der verlorenen Informationen wieder aufzufangen. Der Gebrauch der adaptiven Optik erlaubt es auf diese Weise, das Signal-Rausch-Verhältnis des Beobachtbaren zu erhöhen, indem die Energie konzentriert wird.

Unter den spezifischen an die Astronomie gebundenen Parameter können wir folgende nennen:

• Den schwachen Photonstrom (Objekt von schwacher Helligkeit)
• Die erhöhte temporale Frequenz der atmosphärischen Turbulenzen
• Die Gegenwart hoher Weltraum- Frequenzen.

Speziell für die Astronomie entwickelte Produkte (Inter-Aktuatoren-Stellwege, die höher als 1µm sind, erhöhte Bandbreite, hochempfindliche Sensoren, die auf einem EMCCD-Sensor basieren) sind bei ALPAO erhältlich. Klicken Sie bitte auf den Reiter oben auf dieser Seite, um mehr über Letztere zu erfahren.

ALPAO wurde von alteingesessenen Doktoren und Ingenieuren auf dem Gebiet der für die Astronomie bestimmten Instrumentierung gegründet und bietet Ihnen ihre Dienste zur Erstellung kompletter Systeme der adaptiven Optik an, und zwar von der Analyse des Bedarfs entsprechend der Beobachtungsstätte bis hin zur Validierung auf dem Instrumentenplatz.

Eine komplette Spiegel-Palette, die den Bedürfnissen der Astronomie Genüge leistet.

ALPAO hat zwei Produktsortimente deformierbarer Spiegel für die Astronomie entwickelt :

• Das Sortiment High-Speed Magnetic Deformable Mirror Series, das die Korrektion der atmosphärischen Turbulenzen erlaubt,
• Das Sortiment Low Speed Magnetic Deformable Mirror Series, das für einen Gebrauch im Labor vorgesehen ist, um die Konzepte zu validieren oder Aberrationen niedriger Ordnung zu erstellen.

 

Die Seite « Referenzen » präsentiert einige Publikationen der Benutzer deformierbarer ALPAO-Spiegeln.

Hi-Speed DM: Große Stellwege und außergewöhnliche zeitliche Reaktion.

Die Palette Hi-Speed ALPAO deformable mirrors präsentiert sehr große Stellwege , um Aberrationen niederer Ordnung sowie Aberrationen höherer Ordnung, wie beispielsweise den Schachbrettmodus, zu erstellen. Die Abb. 1 stellt die typische Deformation dar, die man erhält, wenn man einen Strom auf eine 3x3 Aktuatoren-Zone (in µm) anlegt. Die Abb. 2 stellt den Inter-Aktuator-Stellweg (alternatives Drücken/Ziehen an jedem Aktuator ) dar. Diese unübertroffenen Stellwege sind erhältlich für Abstände von 1.5 mm und 2.5 mm zwischen den Aktuatoren.

Abb. 1

Abb. 2

Außerdem weisen ALPAO Hi-Speed DM-Spiegel ein ausgezeichnetes Zeitverhalten auf, das die Korrektion von atmosphärischen Turbulenzen erlaubt. Die Abb. 3 stellt die typisch erhaltene Übergangsfunktion dar (30% des maximalen Stellwegs). Dank einer Stabilisierungszeit von 1 Millisekunde ist es alsdann möglich, die Regelschleife mit einer sehr hohen Rasterfrequenz zu schließen.

Abb.3

Eine neue auf 1024 Kanäle ausdehnbare Elektronik wurde speziell entworfen, um das ganze Potential der deformierbaren ALPAO-Spiegel auszunutzen zu können. Dank der Kontrolle des Stroms, der auf jeden Aktuator angelegt wird, erreicht die Stabilität bisher unerreichte Niveaus.

Außerdem ist es möglich, mehrere deformierbare Spiegel mittels einer einzigen Elektronik (und einem einzigen Computer) zu steuern. Zum Beispiel ist es mithilfe einer 256-Kanal-Elektrik möglich 4 Spiegel mit 52 Aktuatoren oder einen Spiegel mit 97 Aktuatoren, etc. zu kontrollieren. Der Einsatz komplexer Konfigurationen wie zum Beispiel derjenigen, die man in den Modi Multiple Objects Adaptive Optics (MOAO) oder Multi-conjugate Adaptive Optics (MCAO ) anwendet , wird von nun an erleichtert.

Die Charakteristiken der Spiegelpalette Hi-Speed DM Series für die Astronomie werden in der Tafel 1 zusammengefasst.

	Hi-Speed DM52-15	Hi-Speed DM69-15	Hi-Speed DM97-15	Hi-Speed DM88-25	Hi-Speed DM241-25
Abstand zwischen den Aktuatoren	1.5mm			2.5mm
Anzahl der Aktuatoren	52	69	97	88	241
Durchmesser	9 mm	10.5 mm	13.5 mm	20 mm	40 mm
Ebenheit im geschlossenen Regelkreis	7 nm RMS
Stellweg Tip/Tilt (Wellenfront)	+/- 60 µm			+/- 20 µm
Inter-Aktuator-Stellweg (Wellenfront)	> 3.0 µm
Stellweg 3x3 (Wellenfront)	> 30 µm			> 14 µm
Bandbreite	>750 Hz				>500 Hz
Fehler der Nicht-Linearität	< 3%
Hysteresefehler	< 1%
Oberflächenbehandlung	Geschütztes Silber (1)
Funktionstemperatur	15 - 35 °C (2)

Low-Speed deformable mirrors : Eingangssortiment für F&E auf dem Gebiet der Astronomie

Das Sortiment Low Speed Deformable Mirror Series besteht aus 3 deformierbaren Spiegeln (mit 52, 88 und 241 Aktuatoren). Dieses Sortiment wurde entwickelt, um die Forschungs,- und Entwicklungsaktivitäten auf dem Gebiet der Astronomie in die Wege zu leiten. Außerdem ist es möglich, sich dieser Spiegel als Aberrationsgeneratoren oder als Woofer in einer Woofer/Tweeter -Konfiguration zu bedienen.

Die Charakteristiken des Sortiments Low-Speed DM Series werden in der Tafel 2 zusammengefasst.

	Low Speed DM52-25	Low Speed DM88-25	Low Speed DM241-25
Abstand zwischen den Aktuatoren	2.5mm
Anzahl der Aktuatoren	52	88	241
Durchmesser	15 mm	20 mm	40 mm
Ebenheit im geschlossenen Regelkreis	7 nm RMS
Stellweg Tip/Tilt (Wellenfront)	+/- 50 µm	+/- 70 µm	+/- 90 µm
Inter-Aktuator-Stellweg (Wellenfront)	> 1.0 µm
Stellweg 3x3 (Wellenfront)	> 10 µm	> 10µm	> 10 µm
Bandbreite	200 Hz	150 Hz	40 Hz
Fehler der Nicht-Linearität	< 3%
Hysteresefehler	< 1%
Oberflächenbehandlung	Geschütztes Silber (1)
Funktionstemperatur	15 - 35 °C (2)

(1) Die gesamten ALPAO-Spiegel können mit verschiedenen metallischen Materialien behandelt werden.
(2) Eine Niedrigtemperatur-Version ( -40°C ) ist ebenfalls erhältlich.

> Bitte klicken Sie hier, um mehr Informationen zu erhalten.

Wellenfrontsensoren

 

ALPAO stellt Wellenfrontsensoren des Typs Shack-Hartmann her , die für adaptive optische Anwendungen bei sehr schwachem Photonstrom, wie wir ihn in der Astronomie antreffen, optimiert worden sind. Dank unserer ACE-Softwarearchitektur profitiert der Benutzer von ausgezeichneten Leistungen, wobei er in einer sehr flexiblen Arbeitsumgebung wie Matlab® und Labview® arbeitet.

 

 

Diese Wellenfrontsensoren sind für Anwendungen des Typs geschlossener Regelkreis optimiert. Um insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis zu optimieren, ist das Raster der Mikro-Linsen entsprechend der Anzahl der Aktuatoren (Fried-Konfiguration) angepasst.

	ALPAO sh49	ALPAO sh81	ALPAO sh100	ALPAO sh256
Raster der Mikro-Linsen	7x7	9x9	10x10	16x16
Dynamik (Tip/Tilt)	125λ	90λ	72λ	23λ
Präzision	λ/50	λ/75	λ/75	λ/100
Erfassungsfrequenz ab Matlab®	> 495 fps	>495 fps	> 495 fps	> 495 fps
Empfohlener deformierbarer Spiegel	HiSpeed DM52-15	HiSpeed DM88-25	HiSpeed DM97-15	HiSpeed DM241-25

Diese Wellenfrontsensoren verwenden einen hochempfindlichen EMCCD-Sensor, der in einer von Andor Technologies hergestellten Kamera zum Einsatz kommt. Die technischen Haupteigenschaften der Kamera werden nachfolgend ausgeführt.

Anzahl der Pixel	128x128
Größe jedes einzelnen Pixels (µm)	24
Oberfläche des Sensors (mm x mm)	3.1 x 3.1
Active Area Pixel Well Depth (e - , typical)	Typisch: 160 000 Maximum: 220 000
Gain Register Pixel Well Depth (e-, typical)	800 000
Maximale Lesefrequenz	10 MHz
Erfassungsfrequenz ab Matlab®	> 495
Lesegeräusch (e - , typischer Wert )	< 1 bis 48 @ 10 MHz

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Sie nicht den Wellenfrontsensor finden, der Ihren Bedürfnissen entspricht, indem Sie hier klicken oder indem Sie uns telefonisch unter der Nummer: +33 4 89 09 65 kontaktieren.

Komplette Systeme

Die kompletten Systeme der adaptiven Optik, die ALPAO Ihnen anbietet, basieren auf einer flexiblen und offenen Architektur: ALPAO Core Engine . Diese wurde entwickelt, um drei Bedürfnisse der Anwender zufrieden zu stellen:

•  Erbringung von Leistungen, die es erlauben, die atmosphärischen Turbulenzen zu korrigieren ,

1. Flexibilität, um angepasstes Material zu verwenden,
2. Offenheit, um seiner Kreativität Spielraum zu verleihen.

ALPAO bietet Ihnen zwei Erstprodukte an (die wie folgt beschrieben werden):

• AOS-0 : optimiertes System für den Unterricht und der F&E
• AOS-1: optimiertes System für die Anwendungen mit schneller Turbulenz und mit schwachem Lichtstrom, so wie man sie im Bereich der Astronomie antrifft.

Außerdem ist ALPAO dank Ihrer Erfahrung auf dem Gebiet der Astronomie in der Lage, Ihnen ein schlüsselfertiges System für die Realisierung einer adaptiven Optik für Teleskope mit einem Durchmesser von 1 bis 2 Metern anzubieten, und zwar unter Berücksichtigung der spezifischen Beschränkung des Instruments sowie der wissenschaftlichen Objektive.

 

ALPAO AOS-0: Offenes und flexibles System für den Unterricht und der F&E

Dieses plug-and-play System wurde speziell entwickelt für:

1. Die Ingenieure und die Wissenschaftler, die die adaptive Optik, die Kontrollgesetze und die Bearbeitung in Echtzeit erforschen ,
2. Den Unterricht der adaptiven Optik.

Die AOS-0 - Bank beinhaltet alle notwendigen Bestandteile, um ein komplettes System der adaptiven Optik zu simulieren:

• Einen Hi-Speed ALPAO DM52-15 - Spiegel (einschließlich der Kontrollelektronik)
• Einen Wellenfrontsensor
• Eine Bilderkamera
• Einen rotierenden Turbulenz-Bildschirm
• Eine optische Quelle
• Die opto-mechanischen Elemente
• Die Programme Matlab® zur Systemkontrolle .
• Eine Matlab®- Lizenz (falls der Benutzer keine besitzt).

Dank der Architektur ALPAO CORE ENGINE (ACE) und der AOS-0- Bank ist es möglich Kontrollmethoden zu entwickeln, die von dem einfachen Integrationsrecht bis hin zu den weitentwickelsten Lösungen reichen, wie zum Beispiel der Kalmann-Filtrierung. Der Zutritt in Echtzeit zu der Gesamtheit der Daten (residuale Fehler, Wellenfront, Kamerabilder.) beschleunigt die Entwicklung Ihres Projektes.

Die Flexibilität dieses Systems wird durch die Möglichkeit, direkt den Weg der Bildgebung zu benutzen um den Regelkreis zu schließen, unter Beweis gestellt. Dank des modularen ACE-Vorgehens können Sie somit sehr schnell eine optimale Kontrollmethode entwickeln, um beispielsweise Ihre nicht üblichen oder nicht von dem Wellenfrontsensor erfassten Aberrationen auszugleichen.

Die Wahl des Matlab® erlaubt dem Benutzer, von dem Support der überaus großen Benutzergemeinschaft und der zahlreichen assoziierten Foren zu profitieren.

Dank des AOS-0 ist es nicht notwendig, ein Spezialist zu sein, um adaptive Optik durchzuführen, aber wenn Sie möchten, können Sie einer werden!

Um weitere Informationen zu erhalten, klicken Sie bitte hier oder kontaktieren Sie uns telefonisch unter der Nummer: + 33 4 76 89 09 65 oder laden Sie die Informationsbroschüre in der Rubrik Downloads herunter.

AOS-1: high performances adaptive optics for astronomy

Das System AOS-1 basiert auf:

• Einem Hi-Speed 241 Deformable Mirror mit 241 Aktuatoren, die auf einen Durchmesser von 40 mm (Raster von 17 x 17) verteilt sind.
• Einem hochsensiblen Sensor, der von ALPAO hergestellt wird und auf einer EMCCD-Kamera basiert (16x16 Mikro-Linsen für die Fried-Konfiguration)
• Einem Echtzeitcomputer der mit 500 fps funktioniert und auf dem ALPAO Core Engine (ACE) basiert.

Um weitere Informationen zu erhalten, klicken Sie bitte hier oder kontaktieren Sie uns telefonisch unter der Nummer: + 33 4 76 89 09 65 oder laden Sie die Informationsbroschüre in der Rubrik Downloads herunter.

> Klicken Sie bitte hier, um weitere Informationen zu erhalten.

 

Referenzen

Solar observation

The images shown hereafter have been obtained by Dr. Miura at the Hida observatory with a 60cm telescope and a Hi-Speed DM97-15 deformable mirror. More information can be found out in:

N. Miura, "Solar Adaptive Optics System and Observations at the Hida Observatory," in Imaging Systems Applications , OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper JWA26

N. Miura, "Solar Adaptive Optics System and Observations at the Hida Observatory," in Imaging Systems Applications , OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper JWA26.

N. Miura et al., "Solar adaptive optics system at the Hida observatory", Proc of SPIE 2008, Paper 7015-249, To be published.

O. Lardiere, R. Cona, C. Bradley, G. Herriotb, K. Jackson, " Laser-Guide-Star wavefront sensing for TMT: Experimental results of the Matched Filtering", Proc of SPIE 2008, Paper 7015-174, To be published.

A. Costille, C. Petit, JM Conan, T. Fusco, C. Kulcsar, HF Raynaud, "Optimization of MCAO performance: experimental results on ONERA Laboratory MCAO bench", Proc of SPIE 2008 paper 7015-152. To be published

E. Laag, D. Gavel, M. Ammons, "Open-loop woofer-tweeter control on the LAO multi-conjugate adaptive optics testbed", APS arxiv, october 2007

R. Conan, C. Bradley, P. Hampton, O. Keskin, A. Hilton, and C. Blain, "Distributed modal command for a two-deformable-mirror adaptive optics system," Appl. Opt. 46, 4329-4340 (2007)

Onur Keskin, Peter Hampton, Rodolphe Conan, Colin Bradley, Aaron Hilton, Celia Blain, "Woofer-Tweeter Adaptive Optics Test Bench," ahs, pp. 74-80, First NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS'06), 2006

Examples made by ALPAO

• ALPAO has deveveloped a high performance COTS adaptive optics system for R&D in astronomy. More information can be found out at this page.

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