自适应光学导论

大气湍流会严重限制地面望远镜系统的分辨能力。对这种大气湍流的校正可以显著提高图像质量，并增加到梯级或光纤耦合光谱仪的光学耦合。

解决这一图像退化的来源可以使用一种称为自适应光学(AO)的天文仪器来实现，经典(也是最基本的)实现使用一个可变形镜和一个通常被称为波前传感器(WFS)的高速摄像机。

图1经典自适应光学闭环方法。

经典的自适应光学设置使用一个分束器来转移一个波长，这是不感兴趣的主要数据收集相机，并将其导向一个高速波前传感器相机(EMCCD或sCMOS)见图1。一种被称为沙克-哈特曼的技术被使用，通过一系列微透镜在波前相机上创建一个斑点阵列，使来自单点源(通常是一颗恒星)的光成像，见图2。连接到波前传感器相机的计算机将注意到这些点的阵列不是均匀间隔的，计算机将计算出适当的镜面形状，从而将这些点放置在统一的网格模式中。当可变形镜呈现新形状时，波前传感器上的光斑将正确定位，此时科学相机将接收到校正后的图像。大气湍流将立即使这些斑点移动，计算机将重新计算出一个新的镜像形状，这一过程将以每秒1000张左右的速度不断重复。

图像在波前传感器相机与Shack - Hartmann闭环系统关闭和打开。

为了实现这些校正，分束器、波前摄像机、可变形镜和计算机系统必须配置为低延迟/快速反馈(闭环)配置。当以高速(通常约500fps到1khz)一起使用时，大气失真可以最小化，校正后的波阵面现在可以产生指向第二成像相机的高分辨率图像。通常将波前传感相机称为技术相机，将第二成像相机称为科学相机。

当自适应光学系统和相关的波前相机以大约每秒1000张图像的速度工作时，科学相机可以在几分钟内获得令人惊叹的长曝光图像。

有关如何使用自适应光学设置的更多细节，请参阅我们的技术说明自适应光学的天文应用万博电脑网页版登录．