Schnelle deformierbare Spiegel mit großen Stellwegen und niedrigem Leistungsverbrauch.
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Die im Bereich der optischen Funkkommunikation angetroffenen Einschränkungen, die die deformierbaren Spiegel betreffen, ähneln im Großen und Ganzem denjenigen, die man ebenfalls in der Welt der Astronomie antrifft. Die deformierbaren Spiegel haben nämlich zum Ziel, die atmosphärischen Turbulenzen auszugleichen |
Diese Einschränkungen sind :
- Erhebliche Stellwege (10-20µm)
- Eine erhöhte Funktionsfrequenz (~1kHz)
- Linearität, um die Komplexität der Terminale zu reduzieren.
Ansonsten erfordert die Integrierung der deformierbaren Spiegel in die Terminale eine Kompaktheit und einen niedrigen Leistungsverbrauch. Das Sortiment High-Speed Magnetic Deformable Mirror Series erfüllt all diese Anforderungen.
Das Sortiment Hi-Speed ALPAO deformable mirrors präsentiert in der Tat sehr große Stellwege, was sowohl die Inter-Aktuatoren- Stellwege betrifft als auch die Kompensierung der Aberrationen niederer Ordnung. Die Abb.1 stellt die typisch erhaltene Verzerrung dar, wenn ein elektrischer Strom auf eine 3x3 Aktuator-Zone angelegt wird. Die Abb. 2 stellt den Inter-Aktuator-Stellweg dar (wobei abwechselnd auf jeden Aktuator gedrückt und gezogen wird). Diese unübertroffenen Stellwege sind für Abstände von 1.5mm et 2.5mm zwischen den Aktuatoren erhältlich.
Abb. 1 |
Abb. 2 |
Außerdem legen diese Spiegel ein ausgezeichnetes Zeitverhalten an den Tag. Die Abb. 3 stellt die erhaltene temporale Reaktion während der Erzeugung einer Defokussierung von 30 µm (Z4=30 µm Amplitude).
Dank einer Stabilisierungszeit von 1 Millisekunde ist es alsdann möglich, die Regelschleife mit einer sehr großen Rasterfrequenz zu schließen, um somit eine wirkungsvolle Korrektion der atmosphärischen Turbulenz zu erreichen. |
 Abb.3 |
Die Kompaktheit der deformierbaren Spiegel erlaubt eine leichte Integrierung in die Terminale. So enthält ein 9.0 mm-Spiegel 52 Aktuatoren. Der typischerweise notwendige Leistungsverbrauch zum Ausgleich der atmosphärischen Turbulenz liegt bei 100 mW. Außerdem wird dank der Wahl einer magnetischen Technologie, im Gegensatz zu anderen Technologien, die Zwischenverstärkerstufen erforderlich machen, eine erhöhte elektrische Arbeitsleistung gewonnen.
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Eine neue, auf 1024 Kanäle ausdehnbare Elektronik wurde speziell entwickelt, um das gesamte Potential der deformierbaren Spiegel nutzen zu können. Dank der Stromkontrolle, die auf jeden Aktuator angewendet wird, erreicht die Stabilität nie zuvor erreichte Niveaus. |
Die Charakteristiken der Spiegelpalette Hi-Speed DM Series für die Astronomie werden in der Tafel 1 zusammengefasst.
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Hi-Speed DM52-15 |
Hi-Speed DM69-15 |
Hi-Speed DM97-15 |
Hi-Speed DM88-25 |
Hi-Speed DM241-25 |
Abstand zwischen den Aktuatoren |
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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) |
(1) Die gesamten ALPAO-Spiegel können mit verschiedenen metallischen Materialien behandelt werden.
(2) Eine Niedrigtemperatur-Version ( -40°C ) ist ebenfalls erhältlich.
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Komplette Systeme adaptiver Optik
Die Struktur der Systeme der adaptiven Optik für die Kommunikationen hängt sehr stark von ihrer Anwendung ab: da gibt es zum einen das System, um zwischen einem Satellit und der Erde zu kommunizieren, zum anderen ein optisches System im Rahmen eines temporären Campus (Campus Area Network). So unterscheidet sich zum Beispiel die Kontrollmethode des deformierbaren Spiegels völlig im Fall eines starken Störverhaltens (Szintillationsproblem) und im Fall einer optischen Kommunikation zwischen einem Satellit und einer Bodenstation.
Die ALPAO Core Engine (ACE) -Architektur hat dank einer offenen und modularen Architektur (die in der Abb. 1 dargestellt ist) eine perfekte Antwort auf diese Situation. Die Entwicklung eines Systems wird dadurch beschleunigt.
Auf diese Weise kann der Benutzer beispielsweise ein optisches Kommunikationssystem aufbauen, indem er das aus einer Fotodiode ausgesendete Nutzsignal (Modul aceCam) direkt verwendet oder einen ultraschnellen Wellenfrontsensor benutzt. Der Benutzer hat in Echtzeit Zutritt zu allen Daten, womit die Leistungsanalyse erleichtert und eine Optimierung der Parameter gestattet wird.
ALPAO bietet Ihnen zwei Erstprodukte an (diese werden nachfolgend beschrieben):
- AOS-0 : optimiertes System für den Unterricht und der E&F
- AOS-1 : optimiertes System für Anwendungen bei schnellen Turbulenzen und mit schwachem Lichtstrom, wie sie in der optischen Kommunikation zwischen einem Satelliten und einer Bodenstation angetroffen werden.
Bitte zögern Sie nicht mit ALPAO Kontakt aufzunehmen, um ein trägergestütztes System zu verwenden.
ALPAO AOS-0: Offenes und flexibles System für den Unterricht und der F&E
Dieses plug-and-play System wurde speziell entwickelt für:
- Die Ingenieure und die Wissenschaftler, die die adaptive Optik, die Kontrollgesetze und die Bearbeitung in Echtzeit erforschen ,
- 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.
| Abb. 2: Die in einer Mono-Modus- Faser gekoppelte Optimierung der Leistung (die Kostenfunktion stellt den Gegensatz der gekoppelten Leistung dar). |
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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-Verfahrens können Sie somit sehr schnell eine optimale Kontrollmethode entwickeln, um beispielsweise Ihre nicht üblichen oder nicht von dem Wellenfrontsensor erfassten Aberrationen auszugleichen. ALPAO Core Engine ist mit den Funktionsfrequenzen, die bis zu Kilohertz erreichen können (Microsoft Windows® und gewisse Linux®) kompatibel. |
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 69 05 oder laden Sie die Informationsbroschüre in der Rubrik Downloads herunter.
AOS-1: hochleistungsfähiger Regelkreis der adaptiven Optik
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.
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