Учёные в рамках научной программы Национального центра физики и математики (НЦФМ) при поддержке Госкорпорации «Росатом» создали оригинальную адаптивную оптическую систему, которая с рекордным быстродействием компенсирует влияние атмосферных искажений на лазерное излучение.
«Впервые при создании адаптивной оптической системы использованы программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), которые позволяют намного быстрее универсальных процессоров осуществлять операции по обработке изображений. Они работают не как универсальные процессоры, которые последовательно обрабатывают цифровой поток, а, скорее, как видеокарты, более эффективные, например, при просмотре фильмов. Применение ПЛИС позволило нам достигнуть рекордного быстродействия адаптивной системы до 4 кГц в экспериментах в закрытом пространстве, на 200-300-метровой павильонной трассе. В условиях реальной трассы до космического аппарата мы достигли быстродействия больше 2 кГц, что представляет интерес, например, в получении чётких изображений в ходе астрономических наблюдений. Несколько килогерц – это тот уровень, который позволяет нам корректировать искажения излучения в условиях реальной, постоянно меняющейся атмосферы, поэтому и идёт гонка за этими килогерцами», – отметил академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель НЦФМ, сопредседатель направления НЦФМ «Физика высоких плотностей энергии».
Система, помимо компенсации атмосферных искажений, позволит более эффективно фокусировать лазерное излучение в «земных» условиях для достижения рекордной, экзаваттной мощности в Центре исследований экстремальных световых полей НЦФМ. Уникальную установку класса «мегасайенс» исследователи планируют создать в России к 2030 году, чтобы реализовывать передовые лазерные технологии и решать фундаментальные вопросы науки, связанные с пониманием, как ведёт себя вещество в экстремальных, не достижимых ранее условиях.
«Результат, который получен применительно к атмосферной оптике, прямо касается задачи максимально острой фокусировки излучения в Центре исследований экстремальных световых полей. В установке класса «мегасайенс» мы должны задать волновые фронты всех двенадцати каналов лазерного излучения так, чтобы они, сойдясь в одной точке, дали максимум интенсивности», – подчеркнул академик РАН Александр Сергеев.
Турбулентность земной атмосферы не только снижает фокусировку лазерного излучения на мишень в установках, но и ограничивает разрешающую способность телескопов при получении изображений из космоса. О том, как элементы новой системы позволяют компенсировать атмосферные искажения лазерного излучения в телескопах, учёные описалиexternal link, opens in a new tab в статье в престижном научном журнале «Photonics».