Разработка методов и систем адаптивной коррекции для формирования когерентных пучков и оптических изображений в атмосфере

Объектом исследования является формирование методами адаптивной оптики лазерного излучения и оптических изображений с различными начальными распределениями амплитуды и фазы при распространении в турбулентной атмосфере. Исследование проводилось на основе методов численного моделирования и натурных экспериментов, для чего были построены и апробированы новые модели турбулентных возмущений атмосферы и алгоритмы управления. Исследования направлены на разработку принципов построения адаптивных систем нового поколения, обладающих значительно более высокой эффективностью, в сравнении с системами, используемыми для коррекции искажений пучков в настоящее время. Были рассмотрены подходы к построению системы фокусировки лазерного излучения на удаленные объекты с использованием, как элементов адаптивной оптики, так и методов нелинейно-оптического обращения волнового фронта, обеспечивающих компенсацию турбулентных искажений. Осуществлялось создание элементной базы и построение системы адаптивной оптики (АО) для крупных оптико-электронных систем. Описана, созданная сотрудниками ИОА СО РАН при технической поддержке ИСЗФ СО РАН, многокаскадная адаптивная система стабилизации и формирования изображения на Большом солнечном вакуумном телескопе, которая была апробирована и показала свою работоспособность эффективность. Были продолжены исследования турбулентности в регионе юга Сибири, где сосредоточены основные астрономические обсерватории и полигоны. В результате проведено развитие современной полуэмпирической теории турбулентности, включающей в себя теорию подобия Монина-Обухова. Выяснялись условия возникновения областей когерентной турбулентности, а также связи между состоянием турбулентности и вариациями активности Солнца. В частности, были представлены новые результаты построения временного частотного спектра флуктуаций температуры воздуха для расширенного временного диапазона от мезометеорологического до внутривекового интервала для г. Цимлянска за 67 полных лет наблюдений лет (1952–2018 гг) и от микрометеорологического до внутривекового интервала для г. Томска за 138 полных лет наблюдений (1881–2018 гг). Результаты и разработанные модели могут быть использованы при проектировании оптических систем, предназначенных для работы в условиях атмосферной турбулентности