Много-апертурный телескоп.

[Antoni]

Добрый вечер ☺
Может туплю. А нельзя делать голографические фотки с телескопа? Фаза тогда будет?

[xd]

Увы. Получить качественную голограмму без когерентного источника света невозможно.

[ekvi]

А нельзя делать голографические фотки с телескопа? Фаза тогда будет?

Можно делать за- или предфокальные снимки, и тогда действительно появится фаза. И Ваша мысль, хотя она из ряда "А что, если...", не лишена смысла.
Здесь дело не в упертости, а в "вИдении" уже существующего решения, которое требуется только раскопать - не мытьем, так катаньем.

[Gleb1964]

Добрый вечер ☺
Может туплю. А нельзя делать голографические фотки с телескопа? Фаза тогда будет?

так интерферометр и есть подобие голограммы - когерентное сложение света от одного источника, но прошедшее по разным путям. А иначе другого когерентного света естественному источнику, кроме его самого с малой разницей хода, не подберешь

[Gleb1964]

А нельзя делать голографические фотки с телескопа? Фаза тогда будет?

Можно делать за- или предфокальные снимки, и тогда действительно появится фаза. И Ваша мысль, хотя она из ряда "А что, если...", не лишена смысла.
Здесь дело не в упертости, а в "вИдении" уже существующего решения, которое требуется только раскопать - не мытьем, так катаньем.

это для точечного источника? а если источник сложной геометрии - расфокусируйте камеру и снимите двор за окном - много там информации о фазе будет? или если "точечный" источник имеет неразрешаемую структуру, то и пред- и зафокалы ничего отличного от точечного источника не выявят

[ekvi]

Можно делать за- или предфокальные снимки, и тогда действительно появится фаза.

снимите двор за окном - много там информации о фазе будет?

Процедура "Восстановить фокус" в цифровой фотографии как-то извлекает "фазу" из предложенной Вами размазанной картинки.

"точечный" источник имеет неразрешаемую структуру

Но мы изначально говорим о "точечном" источнике, неизвестную структуру которого мы и пытаемся разрешить с помощью ПАТ.

[xd]

Да не фазу оно извлекает, а делает обычную высокочастотную фильтрацию.
http://habrahabr.ru/post/136853/

[Gleb1964]

Да не фазу оно извлекает, а делает обычную высокочастотную фильтрацию.
http://habrahabr.ru/post/136853/

хорошая ссылка, а в конце статьи - как раз демонстрация расфокусированного двора  
метод деконволюции - я еще вначале темы упоминал, что он чувствителен к шумам, создает ложные контуры и вообще, то чего не было. Разрешение восстановленного снимка не дотягивает до разрешения с оптимальной фокусировкой объектива. А о том, чтобы превзойти его - речи нет

[ekvi]

но эксперимент и с отрицательным результатом - это тоже эксперимент

= результат.
Этапы освоения поли-апертурного телескопа (ПАТ).
1. Обоснование повышения разрешающей способности у ПАТ.  Дано в сообщении #2 и #3.
2. Разработка программного обеспечения для сложения суб-снимков. Этап выполнен.
3. Исследовать аддитивность суб-снимков, полученных от одной большой апертуры с целью выяснить, можно ли простым суммированием
одноканальных снимков повысить разрешение?
  Суммирование снимков должно выполняться с соблюдением известной технологии, с использованием "дарков" и "флэтов".

  Когерентный случай не вызывает ни малейшего сомнения, поэтому необходимо установить ширину спектральной и угловой когерентности, при которых еще проявляется эффект повышения разрешения при сложении "белых" снимков.

  В моём арсенале имеется три крупных объектива, на которых можно апробировать ПАТ: два 2х-линзовых апланата Ф155х1600, Ф165х2500, и РК Ф245х3100.  Ф155 и Ф 245 никак не юстируются, и надежда была на Ф165. Однако, собрав из прутков и пластиковых колец ферму Ф250х2500, увидел, что  "юстировкой на кухонном столе" можно только погубить идею.

[ekvi]

Продолжение предыдущего сообщения.
  На 3м этапе в качестве "коллиматора" можно использовать крупное сферическое зеркало, через свето-делительный кубик (или полу-прозрачную пластину) освещенное тест-маркой из центра его кривизны. Суб-апертуры вырезать с помощью диафрагмы-маски, установленной непосредственно перед зеркалом. Съемку провести из центра кривизны зеркала. Такой "объектив" - идеален, т.к. у реальных объективов суб-апертуры отягощены зональной сферической аберрацией.
  Исследование свойств оптических систем показало, что при размахе волновой ошибки до 0.3 мкм система еще имеет приличные показатели качества (ЧКХ и Кш), но при больших наступает её крах. Почему критерий Рэлея составляет  именно Л/4?   Объяснение лежит в физике процесса. При двойном (возвратном) ходе колебания устанавливается устойчивая картина за счёт возникнования стоячих (резонансных) волн. Видимый диапазон находится в пределах 0.38 - 0.77 мкм, и допуск на юстировочные подвижки и деформации элементов внутри системы должен быть не более 0.1 - 0.2 мкм. Для механиков такая точность кажется утопией, но ведь интерферометры живут и здравствуют, а, значит, ПАТ - это реальность.

4. Разработка конструкции ПАТ.
5. Изготовление ПАТ из 3х суб-телескопов.
6. Съемки двойных звезд, планет, Луны.

[Gleb1964]

хорошо бы сопроводить описание оптической схемой, для наглядности. А то только по описанию я затрудняюсь сказать, правильно ли я представляю Вашу мысль

[ekvi]

хорошо бы сопроводить описание оптической схемой

ОС - произвольная. Важно - как я себе это представляю, чтобы суб-телескопы были идентичны и длиннофокусны, причем фокус должен обеспечивать теоретическое разрешение для полноапертурного телескопа. Основную работу по согласованию суб-апертур во время сложения снимков призвана выполнять программа.

[Белозерцев Павел]

В книге "Оптические телескопы будущего", выпущенной в 1981м издательством Мир под редакцией П.В. Щеглова, говорится о соединении нескольких телескопов в единую сеть с целью повышения эффективности астрономических исследований.

Ну это как телескоп ALMA а Чили.
А вообще-то сеть разноапертурных надо - "разно-апертурный телескоп".

[Gleb1964]

ну так ALMA работает на волнах не короче 0.3мм, там фаза электромагнитной волны в пределах временного разрешения приемника, но всеравно, все сводиться в итоге к когерентому сложению апертур. Не знаю точно, как они флуктуации фаз отдельных апертур из-за атмосферной турбуленции отслеживают, но в радио диапазоне флуктуации гораздо медленнее во времени. А вот в оптическом диапазоне нет таких приемников, которые бы успевали записывать фазу электромагнитной волны, потому надо содавать интерференцию, этакие стоячие волны, и записывать их амплитудное распределение - либо пространственное, при интерференции в плоскости изображения, либо временное - при интерференции зрачков
Интерференция в зрачках подходит для попарного сведения апертур, для многоапертурного телескопа (апертур больше 2) лучше подходит сведение интерференции в плоскость изображения
однако уважаемого Владимира Ильича (ekvi) такой способ, что-ли не устраивает(?), он хочет записать приемником амплитудное пространственное распределение (проще - изображение) от двух (или нескольких) апертур без когерентного сложения, дабы программно восстановить потерянную фазу и восстановить исходное высокое разрешение синтензированной апертуры, считая, что это возможно. Мое мнение я уже высказал - фаза теряется безвозвратно, потому без картинок мне труднее представить идею эксперимента, потому как мне все время чудится исключительно интерферометр с когерентным сложением 

[Белозерцев Павел]

"разно-апертурный телескоп".

Под этим можно представить VLT в Чили. Там 4 телескопа по 8 метров и 4 вспомогательных с меньшей апертурой.

А если на будущее профессиональной астрономии, то представляется такие разноапертурные в разных странах одновременно смотрящие на один объект, а картинка собирается воедино при помощи оптоволоконного интернета.

А ещё.
Ученым удалось «остановить» свет

Надо достаточное количество удалёнок построить. Потом можно пробовать синхронизировать их работу из единого центра.

[Gleb1964]

Павел, ну, какой интернет кабель в оптическом диапазоне? Там же в интерферометре фазу между апертурами надо выравнивать до кусочка длины волны. В радиодиапазоне интерферометры со сверхдлинной базой давно уже есть. А в оптическом есть физические ограничения. Чтобы объединить разнесенные апертуры в интерферометр (в оптическом диапазоне), свет пускают через вакуумированные трубы и для перенаправления используют зеркальные блоки с малыми углами падения (чтобы уменьшить вносимую поляризацию). И еще используют динамические линнии задержки, которые позволяют в реальном времени отслеживать и выравнивать разность хода лучей до малой доли длины волны.
Да, есть интерферометры, которые реализованы на одномодовом волокне, но, насколько я в курсе, с ними не все так гладко и просто - волокно вносит дисперсию, плохо держит поляризацию, требует термостабилизации. А вы говорите про "волоконный интернет" между континетами.  Тот же VLT объединяют в подземных туннелях в условиях термостабилизации, и без волокна - чисто оптическими линиями задержки
Да, и ссылку на источник какого качества вы дали - там же по соседству "ученые обнаружили десятки построек инопланетян на Луне". Так и хочется сказать "хе хе". Про остановку света в веществе пишут уже не первый год. Это такие лазерные нелинейные эффекты в очень специальных условиях. Фактически фотоны, можно сказать, поглощаются средой, но потом переизлучаются без потери исходного состояния. Это происходит в условиях накачки среды еще одним лазером и в очень узком диапазоне частот, в пределах которого получается как бы очень большой показатель преломления среды. Не думаю, что эта технология пока мыслима в применении к оптическим интерферометрам, тем более в отношении астрономических объектов, где вообще, каждый фотон на счету

[Gera]

ну так ALMA работает на волнах не короче 0.3мм, там фаза электромагнитной волны в пределах временного разрешения приемника, но всеравно, все сводиться в итоге к когерентому сложению апертур. Не знаю точно, как они флуктуации фаз отдельных апертур из-за атмосферной турбуленции отслеживают, но в радио диапазоне флуктуации гораздо медленнее во времени. А вот в оптическом диапазоне нет таких приемников, которые бы успевали записывать фазу электромагнитной волны, потому надо содавать интерференцию, этакие стоячие волны, и записывать их амплитудное распределение - либо пространственное, при интерференции в плоскости изображения, либо временное - при интерференции зрачков
Интерференция в зрачках подходит для попарного сведения апертур, для многоапертурного телескопа (апертур больше 2) лучше подходит сведение интерференции в плоскость изображения
однако уважаемого Владимира Ильича (ekvi) такой способ, что-ли не устраивает(?), он хочет записать приемником амплитудное пространственное распределение (проще - изображение) от двух (или нескольких) апертур без когерентного сложения, дабы программно восстановить потерянную фазу и восстановить исходное высокое разрешение синтензированной апертуры, считая, что это возможно. Мое мнение я уже высказал - фаза теряется безвозвратно, потому без картинок мне труднее представить идею эксперимента, потому как мне все время чудится исключительно интерферометр с когерентным сложением 

Так может, интерферометр интенсивностей в результате получится - тоже неплохо

[ekvi]

Выше был вопрос про схему. Расположим суб-телескопы по окружности с радиусом R. Если суб-телескопов будет только 2, то разрешение повысится только в одном сечении, изображение будет "анизотропно". Если суб-телескопов будет 4, разрешение увеличится в 2х взаимно перпендикулярных направлениях, а изображение объектов будет подушкообразное. Для приличного вида объектов суб-телескопов д.б. 6 или более.
Итак, снимаем всеми идентичными суб-телескопами серию снимков одного объекта одновременно, по кварцевым часам, на идентичные матрицы. Затем каждым суб-телескопом делаем снимок с длительной экспозицией в 1-5 секунд и по этому снимку определяем координаты звёзд на снимке. По найденным координатам выравниваем снимки отснятой серии, устраняя тем самым влияние турбуленции атмосферы, и складываем снимки серии, выявляя слабые объекты. Подобную работу проделываем для всех суб-телескопов.
Далее.
Попиксельно складываем все суммарные снимки, полученные со всех суб-телескопов, учитывая наклон волновых фронтов и задержки фазы - в зависимости от координат объекта на снимке и положения суб-телескопа на кольце много-апертурного телескопа. Указанное сложение производим по зрачковым функциям суб-телескопов с учётом яркости пикселей на снимках, с последующим преобразованием суммарной функции зрачка в Функцию рассеяния точки посредством Быстрого преобразования Фурье. В результате получим дифракционное изображение отснятого объекта с разрешением, соответствующим диаметру кольца D = 2*R много-апертурного телескопа.

Для кого описанный алгоритм абракадабра - отсылаю к исходникам программы РОС, к модулю PFwrk, процедура MakeImgPF, на базе которой и должен быть разработан представленный выше алгоритм сложения снимков.

[mo]

Интересная тема. Многие аспекты оптической интерферометрии для меня предстали в новом свете.

Подскажите, пожалуйста.
Если взять два (N) сферических зеркала с большим фокусным расстоянием (10м, например), поместить их на сферу, радиусом, равным фокусному, то получим ли мы сферическое зеркало телескопа с э... некоторыми затемнениями... 99% дырки по площади. Но то не важно. Но заметно больше исходного.

Можно ли, если всё это как-то сьюстировать и подобрать подходящий корректор близ камеры, использовать такую конструкцию для увеличения разрешения?
Юстировать просто - прикрывая одну стекляху юстирнул вторую. И наоборот.

[ekvi]

Если взять два (N) сферических зеркала с большим фокусным расстоянием (10м, например), поместить их на сферу, радиусом, равным фокусному

Сферические элементы (сегменты) нужно размещать на асферической поверхности с привершинным радиусом, равным удвоенному фокусному расстоянию.

Можно ли ... использовать такую конструкцию для увеличения разрешения?

Асферическую поверхность (АП) можно аппроксимировать сферой, и чем меньше высота сегмента, тем меньше сфера будет отличаться от АП.  Когда волновая ошибка не превысит Л/4, такой сферический сегмент станет эквивалентен параболе и его можно использовать для указанной Вами цели.

и подобрать подходящий корректор близ камеры

Полевой корректор в любом случае потребуется, поэтому его лучше рассчитать сразу со сферическим ГЗ. В этом случае не придётся беспокоиться о высоте сегмента (диаметре малых зеркал).

Тут ещё один плюс. Кольцо из сегментов - это телескоп с большим центральным экранированием (ЦЭ), для которого ЧКХ имеет подъем на высоких частотах: мелкие детали (которые и являются главной целью!) в кольцевой телескоп будут видны отчётливей, чем в телескоп без ЦЭ (см. ЧКХ на 2 и 3 илл).
Только кольцевой телескоп специфичен: средние детали в объектах (контуры) будут в него слабо различимы.
Кроме того, в кольцевом телескопе, составленном из нескольких суб-апертур, дифр. картина будет ажурной, составленной из отдельных ядер. В программе РОС нет процедуры расчета дифракции от суб-апертур, но в монографии Н.Н. Михельсона "Оптические телескопы" на стр.484, на рис. 16.4 можно посмотреть такую картину.

Вот пример такой системы, если диаметр зеркал (высоту кольца) взять 70 мм (ЦЭ = 0.81).
На нижней илл. - та же система с ЦЭ = 0.21, т.е. ГЗ - цельное.