Name: bringing the visible universe into focus with robo-ao
Uploaded: 2013-02-12T13:00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO at JoVE.com

Robo-АО-системы поддерживают сотрудничество учреждений-партнеров, Калифорнийский технологический институт и Межвузовского центра астрономии и астрофизики, Национальным научным фондом под Грантом пп АСТ-0906060 и АСТ-0960343, грантом гора Куба астрономического фонда и подарок от Самуила Oschin.

1. Предварительное наблюдение процедур <ol><li> Составьте список астрономических целей, которые должны соблюдаться. </li><li> Рассчитайте общее время экспозиции необходимое для каждой цели, чтобы достичь необходимого отношения сигнал-шум соотношение в каждом научном фильтра и камеры сочетание лучшего. </li><li> Передать список астрономических целей, которые необходимо соблюдать, чтобы USSTRATCOM более 3 дней наблюдений. Они будут отправлять обратно Интеллектуальный сообщение избежании (PAM) с указанием «открытого окна» - время безопасны для использования лазерной системы на каждый просил цели без потенциально опасных спутников. </li><li> Установить Robo-АО-системы на телескопе в дневное время, если не сделано (например, Robo-AO на 1,5-м телескопа P60 в Паломарской обсерватории, Калифорния; рис. 2). </li><li> Перевести первый раз зеркало, чтобы раскрыть внутренний телескоп и источник тренажер для датчика волнового фронта лазерного и включить моделирование лазерного источника. &lt;/ Li&gt; <li> Зафиксируйте положение моделирования изображений лазера на камеру датчика волнового фронта. Эти позиции используются в качестве эталонных склоне измерений для Шака-Гартмана датчик волнового фронта и будут вычтены из следующих на небе измерений. Эта процедура калибрует небольшие изменения в оптическом приборе выравнивание в связи с изменением температуры. </li><li> Вернуться первый раз зеркала в исходное положение и выключить моделирование лазерного источника. </li><li> Связаться с USSTRATCOM за один час до наблюдения информировать их о планируемой деятельности ночью и получать все обновления и изменения в PAM. </li><li> Включите 10-W ультрафиолетового лазера, оставляя избыточные затвор закрыт. Жидкостная система охлаждения регулирует температуру диода насосов в лазерных и требуется примерно час, чтобы стабилизировать. </li><li> Убедитесь, что условия безопасной для открытия купола телескопа, когда он будет достаточно темно для наблюдения. Это включает в безопасном диапазоневлажности, точки росы депрессии, осадки, скорость ветра и частиц в воздухе. </li><li> Откройте купол телескопа и указывают на сравнительно яркой звезды (м V ≤ 5) накладные расходы. </li><li> Refocus телескопа позиционирования телескопа вторичное зеркало, пока звезда находится в приближенном лучший фокус (наименьшая ширина изображения). Руководство оценка от живого изображения с одной из камер науки является достаточным. </li></ol> 2. Высокого порядка адаптивной оптики коррекции <ol><li> Выберите астрономические цели, которая имеет достаточно долго &quot;открытого окна&quot; в соответствии с PAM. </li><li> Установка будильника на конец «открытого окна» с буфером не менее 1 минуты. Если срабатывании будильника во время наблюдения, сразу затвора лазера. </li><li> Наведите телескоп на выбранный астрономический цели. Кадр объект (ы) в поле-обзора науки камер, регулируя телескоп указывает в случае необходимости. </li><li> Убедитесь, что лазерный восходящей чаевые наклона зеркала находится в центре ареала, прежде чем открывать внутренние ставни и избыточных лазер - лазер, распространяющиеся на небо (рис. 2). </li><li> Запись второго из данных с камеры датчика волнового фронта, примерно 1200 кадров, в то время как ячейки Поккельса оптического затвора выключен. </li><li> Вычислить средний изображение с этими данными. Это будет использоваться в качестве фона кадра вычесть любые электрические или оптические смещения от снимках, сделанных камерой датчика волнового фронта. </li><li> Включите ячейки Поккельса запуска системы на такую, что лазерные импульсы от 10 км передается на датчик волнового фронта. </li><li> Спиральный поиск восходящего чаевые наклона зеркала до Шака-Гартмана шаблон лазерного изображения появляются в камеру датчик волнового фронта (рис. 4В). Оставьте восходящей чаевые наклона зеркала в положение. </li><li> Запись нового датчика волнового фронта фоновое изображение, а ячейки Поккельса на мгновение повернулся Oсл. Это необходимо, поскольку оптические изменения фона слегка лазер указали в разные стороны восходящего чаевые наклона зеркала. </li><li> Начало высокого порядка адаптивной оптики системы. В этот момент две контрольные циклы запускаются одновременно; позиции каждого лазерного образа, созданного массива линз датчика волнового фронта используется для управления приводами деформируемого зеркала, чтобы сгладить неплоских световых волн ввода телескопа, прежде чем они распространяются на науку камер . Средневзвешенная позиции измерения используется также для командовать восходящей чаевые наклона зеркала, чтобы поддерживать концентрацию образца лазерного изображения на датчик волнового фронта. </li></ol> 3. Наблюдений в видимом (с пост-факто регистрации Correction) <ol><li> Установить положение фильтра колеса в нужную наблюдения фильтр (ы). </li><li> Установите угол ADC призмы так, что остаточные атмосферные призматических дисперсии сводится к минимуму нанаучных инструментов. </li><li> Установите время экспозиции и размер кадра на EMCCD камеру так, что существует минимальный кадр передачи кадров ~ 10 Гц, 30 Гц предпочтительным. Данные, полученные на этой скорости, как правило, снижение внутри экспозиции изображения движения ниже дифракционного угловым разрешением. </li><li> Установка электронно-умножения коэффициента усиления на EMCCD камеры таким образом, что максимальная интенсивность цели составляет примерно половину хорошо глубине детектора или на максимальное значение 300 для слабых целей. </li><li> Для слабых целей, тем больше примерно звездной величины 15, замедляют частоту кадров EMCCD камеру вниз, пока существует по крайней мере ~ 5-10 фотонов, обнаружили в ядре распространение функцию точки изображения. В то время как это приводит к дополнительным размытие изображения в движении кадров и снижение угловым разрешением (например, ссылка 40;. Примерно в два раза дифракционной резолюции о м г ~ 16,5 Т.А.rgets), несколько фотонов основных, необходимых для надлежащего постфактум регистрации обработки. </li><li> Запись непрерывного набора изображений с камеры EMCCD до полного интегрированного время экспозиции равно времени рассчитывается в 1,2. </li></ol> 4. Наблюдений в инфракрасном (с видимыми Tip-компенсатор) <ol><li> Установить фильтр колесо в передней части EMCCD камеру к широкополосным фильтром, т.е. четкое фильтр или λ&gt; 600 нм длинный фильтр. </li><li> Обратите внимание на пиксель положение объекта, который будет использоваться в качестве чаевых наклона руководство источник на EMCCD камеры, глядя на живого изображения. </li><li> Установите настройки камеры для считывания следующих значений: Бен пикселей в 4 раза, и установить рамки переноса подрамник считывания региона в общей сложности 2 × 2 сегментирования пикселей по центру отмечалось ранее позиции. </li><li> Установить EMCCD частотой кадров камеры и усиления размножения электронов в соответствии с яркостью кончика наклонанаправлять источник. Частота кадров 300 Гц предпочтительнее (для контроля контура коррекция пропускной способностью ~ 30 Гц), но может быть снижена по мере необходимости для слабых объектов за счет более низкого качества зонд-компенсатор. </li><li> Начало зонд-наклоном цикла. Это будет вычислять текущее положение источника руководства и командовать быстрый наконечник наклона исправления зеркало, чтобы управлять своей позиции в центре сегментирования пикселей региона. </li><li> Запись изображения с инфракрасной камеры до полного интегрированного время экспозиции равно времени рассчитывается в 1,2. Максимальная одного кадра раз экспозиция будет ограничена только насыщение от инфракрасного излучения, с неба, инструмента или объекта, или темнового тока от инфракрасного массива. Воздействие может варьироваться от долей секунды до нескольких минут. </li></ol> 5. Конец ночь Процедуры <ol><li> Закройте телескоп купола и навести телескоп на плоском экране при наблюдении завершена. </li><li> Включите лазер си обратиться USSTRATCOM с резюме ночных мероприятий в течение 15 мин. </li><li> Поверните плоский купол лампы. </li><li> Запись серия полный кадр изображения на обеих EMCCD и инфракрасные камеры плоского поля освещенности, купола плоские лампы на плоском экране для каждого астрономического фильтр, используемый в предыдущем ночь. Плоским напряженность поля на каждый пиксель представляет собой совокупный относительной квантовой эффективности телескопа, адаптивно-оптической системы, фильтры и камера. </li><li> Поверните плоский купол лампу и перейти к блокировке фильтров перед каждой камеры. </li><li> Запись ряд темных изображений на обеих камерах соответствующий диапазон выдержек и графических форматов записанные во время предыдущей ночью. Темные кадры используются для удаления смещения из-за темнового тока и электронного шума от записанных данных. </li><li> Парк телескопа. </li></ol> 6. Обработка изображений <ol><li> Создание единого темного Calibration изображение от медианы каждого темного серии изображений, записанных в 5,6). </li><li> Создание плоского поля калибровки изображения для каждого фильтра на каждую камеру, вычисляя средний каждого плоского поля серии изображений, записанных в 5,4), вычитая соответствующие темное изображение калибровки и деления всего изображения, среднее значение пикселей в кадре. </li><li> Вычтите соответствующий темное изображение калибровки и разделить на плоские поля калибровки изображения для каждого на небе науки изображений, записанных с EMCCD и инфракрасных камер. </li><li> Re-центр калиброванной науки изображений из каждого наблюдения, совместив ярких пикселей и добавить изображения вместе, чтобы создать сложены изображения. Более сложные процедуры для улучшения регистрации изображения также может быть использован 39,41. </li></ol>

<ol>
	<li>Baranec, C., Dekany, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+a+MEMS-based+Shack-Hartmann+wavefront+sensor+with+adjustable+pupil+sampling+for+astronomical+adaptive+optics.">Study of a MEMS-based Shack-Hartmann wavefront sensor with adjustable pupil sampling for astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 47, 5155-5162 (2008).</li><li>Baranec, C., Riddle, R., Ramaprakash, A. N., Law, N., Tendulkar, S., Kulkarni, S. R., Dekany, R., Bui, K., Davis, J., Burse, M., Das, H., Hildebrandt, S., Smith, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robo-AO:+autonomous+and+replicable+laser-adaptive-optics+and+science+system.">Robo-AO: autonomous and replicable laser-adaptive-optics and science system.</a> Proc. SPIE. 8447, 844704-84 (2012).</li><li>Huygens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Celestial Worlds discover'd: or, Conjectures concerning the inhabitants, plants and productions of the worlds in the planets. , (1722).</li><li>Newton, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Opticks. , (1704).</li><li>Babcock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+possibility+of+compensating+astronomical+seeing.">The possibility of compensating astronomical seeing.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 65, 229-236 (1953).</li><li>Linnik, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+possibility+of+reducing+atmospheric+seeing+in+the+image+quality+of+stars.">On the possibility of reducing atmospheric seeing in the image quality of stars.</a> Opt. Spectrosc. 3, 401-402 (1957).</li><li>Duffner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Adaptive Optics Revolution: A History. , (2009).</li><li>Fugate, R. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Guide+Star+Adaptive+Optics.">Laser Guide Star Adaptive Optics.</a> , (1992).</li><li>Hardy, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adaptive Optics for Astronomical Telescopes. , (1998).</li><li>Hart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+astronomical+adaptive+optics.">Recent advances in astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 49, D17-D29 (2010).</li><li>Davies, R., Kasper, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Optics+for+Astronomy.">Adaptive Optics for Astronomy.</a> Annu. Rev. Astron. Astrophys. , (2012).</li><li>Esposito, S., Riccardi, A., Pinna, E., Puglisi, A., Quir&#243;s-Pacheco, F., Arcidiacono, C., Xompero, M., Briguglio, R., Agapito, G., Busoni, L., Fini, L., Argomedo, J., Gherardi, A., Stefanini, P., Salinari, P., Brusa, G., Miller, D., Guerra, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+Binocular+Telescope+Adaptive+Optics+System:+new+achievements+and+perspectives+in+adaptive+optics.">Large Binocular Telescope Adaptive Optics System: new achievements and perspectives in adaptive optics.</a> Proc. SPIE. 8149, 814902 (2011).</li><li>Wizinowich, P., Acton, D. S., Shelton, C., Stomski, P., Gathright, J., Ho, K., Lupton, W., Tsubota, K., Lai, O., Max, C., Brase, J., An, J., Avicola, K., Olivier, S., Gavel, D., Macintosh, B., Ghez, A., Larkin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+Light+Adaptive+Optics+Images+from+the+Keck+II+Telescope:+A+New+Era+of+High+Angular+Resolution+Imagery.">First Light Adaptive Optics Images from the Keck II Telescope: A New Era of High Angular Resolution Imagery.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 112, 315-319 (2000).</li><li>Minowa, Y., Hayano, Y., Oya, S., Hattori, M., Guyon, O., Egner, S., Saito, Y., Ito, M., Takami, H., Garrel, V., Colley, S., Golota, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+Subaru+adaptive+optics+system+AO188.">Performance of Subaru adaptive optics system AO188.</a> Proc. SPIE. 7736, 77363N (2010).</li><li>Marchetti, E., Brast, R., Delabre, B., Donaldson, R., Fedrigo, E., Frank, C., Hubin, N., Kolb, J., Lizon, J. -. L., Marchesi, M., Oberti, S., Reiss, R., Santos, J., Soenke, C., Tordo, S., Baruffolo, A., Bagnara, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-sky+Testing+of+the+Multi-Conjugate+Adaptive+Optics+Demonstrator.">On-sky Testing of the Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator.</a> The Messenger. , 129-128 (2007).</li><li>Rigaut, F., Neichel, B., Bec, M., Boccas, M., d'Orgeville, C., Fesquet, V., Galvez, R., Gausachs, G., Trancho, G., Trujillo, C., Edwards, M., Carrasco, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Gemini+Multi-Conjugate+Adaptive+System+sees+star+light.">The Gemini Multi-Conjugate Adaptive System sees star light.</a> , (2011).</li><li>Hart, M., Milton, N. M., Baranec, C., Powell, K., Stalcup, T., McCarthy, D., Kulesa, C., Bendek, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+ground-layer+adaptive+optics+system+with+multiple+laser+guide+stars.">A ground-layer adaptive optics system with multiple laser guide stars.</a> Nature. 466, 727-729 (2010).</li><li>Troy, M., Dekany, R. G., Brack, G., Oppenheimer, B. R., Bloemhof, E. E., Trinh, T., Dekens, F. G., Shi, F., Hayward, T. L., Brandl, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Palomar+adaptive+optics+project:+status+and+performance.">Palomar adaptive optics project: status and performance.</a> Proc. SPIE. 4007, 31-40 (2000).</li><li>Cenko, S. B., Fox, D. B., Moon, D. -. S., Harrison, F. A., Kulkarni, S. R., Henning, J. R., Guzman, C. D., Bonati, M., Smith, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+automated+Palomar+60+inch+telescope.">The automated Palomar 60 inch telescope.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 118, 1396-1406 (2006).</li><li>Shporer, A., Brown, T., Lister, T., Street, R., Tsapras, Y., Bianco, F., Fulton, B., Howell, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Astrophysics+of+Planetary+Systems:+Formation,+Structure,+and+Dynamical+Evolution.">The Astrophysics of Planetary Systems: Formation, Structure, and Dynamical Evolution.</a> Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium. 276, 553-555 (2011).</li><li>Baranec, C., Dekany, R., Kulkarni, S., Law, N., Ofek, E., Kasliwal, M., Velur, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deployment+of+low-cost+replicable+laser+adaptive+optics+on+1-3+meter+class+telescopes.">Deployment of low-cost replicable laser adaptive optics on 1-3 meter class telescopes.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Ofek, E. O., Law, N., Kulkarni, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+makeup+of+galaxies.">Mass makeup of galaxies.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Morton, T. D., Johnson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+low+false+positive+probabilities+of+Kepler+planet+candidates.">On the low false positive probabilities of Kepler planet candidates.</a> The Astrophysical Journal. 738, 170 (2011).</li><li>Erickcek, A. L., Law, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrometric+microlensing+by+local+dark+matter+subhalos.">Astrometric microlensing by local dark matter subhalos.</a> The Astrophysical Journal. 729, 49 (2011).</li><li>Law, N. M., Kulkarni, S. R., Dekany, R. G., Baranec, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planets+around+M-dwarfs+-+astrometric+detection+and+orbit+characterization.">Planets around M-dwarfs - astrometric detection and orbit characterization.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Kulkarni, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cosmic+Explosions+(Optical+Transients).">Cosmic Explosions (Optical Transients).</a> arXiv:1202.2381. , (2012).</li><li>Goldstein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pockels+Cell+Primer.">Pockels Cell Primer.</a> Laser Focus. , (1968).</li><li>Zigman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+near+ultraviolet+radiation+on+the+lens+and+retina.">Effects of near ultraviolet radiation on the lens and retina.</a> Documenta Ophthalmologica. 55, 375-391 (1983).</li><li>American National Standard for Safe Use of Lasers. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ANSI Z136.1-2007. , (2007).</li><li>Thompson, L. A., Teare, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh+laser+guide+star+systems:+application+to+the+University+of+Illinois+seeing+improvement+system.">Rayleigh laser guide star systems: application to the University of Illinois seeing improvement system.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 114, 1029-1042 (2002).</li><li>Department of Defense. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Instruction 3100.11. Illumination of objects in space by lasers. , (2000).</li><li>Platt, B. C., Shack, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+and+principles+of+Shack-Hartmann+wavefront+sensing.">History and principles of Shack-Hartmann wavefront sensing.</a> J. Refract. Surg. 17, S573-S577 (2001).</li><li>Milton, N. M., Lloyd-Hart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disk+Harmonic+Functions+for+Adaptive+Optics+Simulations.">Disk Harmonic Functions for Adaptive Optics Simulations.</a> , (2005).</li><li>Bifano, T., Cornelissen, S., Bierden, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MEMS+deformable+mirrors+in+astronomical+adaptive+optics.">MEMS deformable mirrors in astronomical adaptive optics.</a> , (2005).</li><li>Rigaut, F., Gendron, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+guide+star+in+adaptive+optics:+the+tilt+determination+problem.">Laser guide star in adaptive optics: the tilt determination problem.</a> Astron. Astrophys. 261, 677-684 (1992).</li><li>Devaney, N., Goncharov, A. V., Dainty, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatic+effects+of+the+atmosphere+on+astronomical+adaptive+optics.">Chromatic effects of the atmosphere on astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 47, 8 (2008).</li><li>Basden, A. G., Haniff, C. A., Mackay, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+counting+strategies+with+low-light-level+CCDs.">Photon counting strategies with low-light-level CCDs.</a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 345, 985-991 (2003).</li><li>Law, N. M., Mackay, C. D., Baldwin, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lucky+imaging:+high+angular+resolution+imaging+in+the+visible+from+the+ground.">Lucky imaging: high angular resolution imaging in the visible from the ground.</a> Astronomy and Astrophysics. 446, 739-745 (2006).</li><li>Law, N. M., Kraus, A. L., Street, R., Fulton, B. J., Hillenbrand, L. A., Shporer, A., Lister, T., Baranec, C., Bloom, J. S., Bui, K., Burse, M. P., Cenko, S. B., Das, H. K., Davis, J. C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+new+eclipsing+white-dwarf+-+M-dwarf+binaries+discovered+in+a+search+for+transiting+Planets+around+M-dwarfs.">Three new eclipsing white-dwarf - M-dwarf binaries discovered in a search for transiting Planets around M-dwarfs.</a> The Astrophysical Journal. , (2012).</li><li>Law, N. M., Mackay, C. D., Dekany, R. G., Ireland, M., Lloyd, J. P., Moore, A. M., Robertson, J. G., Tuthill, P., Woodruff, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Getting+Lucky+with+Adaptive+Optics:+Fast+Adaptive+Optics+Image+Selection+in+the+Visible+with+a+Large+Telescope.">Getting Lucky with Adaptive Optics: Fast Adaptive Optics Image Selection in the Visible with a Large Telescope.</a> The Astrophysical Journal. 692, 924-930 (2009).</li><li>Gupta, R., Burse, M., Das, H. K., Kohok, A., Ramaprakash, A. N., Engineer, S., Tandon, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IUCAA+2+meter+telescope+and+its+first+light+instrument+IFOSC.">IUCAA 2 meter telescope and its first light instrument IFOSC.</a> Bulletin of the Astronomical Society of India. 30, 785 (2002).</li><li>Choi, P. I., Severson, S. A., Rudy, A. R., Gilbreth, B. N., Contreras, D. S., McGonigle, L. P., Chin, R. M., Horn, B., Hoidn, O., Spjut, E., Baranec, C., Riddle, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=KAPAO:+a+Pomona+College+adaptive+optics+instrument.">KAPAO: a Pomona College adaptive optics instrument.</a> Bulletin of the American Astronomical Society. 43, (2011).</li></ol>

Авторы заявляют нет конкурирующих финансовых интересов.

Метод, представленный здесь описывается ручной работы Robo-AO лазерной адаптивной оптики системы. На практике, Robo-AO работает в автоматическом режиме; подавляющее большинство процедур контролируется роботом секвенсор, который выполняет те же действия автоматически. Robo-AO система была разработана для простой репликации на скромную стоимость, с материалами (~ USD600K) и трудовые быть доля расходов даже 1,5-метрового телескопа. Хотя существует около двадцати оптических телескопов по всему миру более 5 м в диаметре, телескопы в 1-3 классе м числом более чем сто проецируются как потенциальных хозяев для Robo-AO клонов. В дополнение к существующей системе, дислоцированных на 1,5-м телескопа P60, первый из многих клонов, мы надеемся, в настоящее время разрабатывается на 2-м телескопе IGO 42 в Махараштре, Индия, и вариант с использованием ярких звезд, а не лазер для зондирования фронта это бытие сommissioned на 1-м телескопа на Столовую гору, CA 43. Революция в дифракционной наука может быть под рукой.

bringing the visible universe into focus with robo-ao

Угловое разрешение наземных оптических телескопов ограничены унижающие достоинство последствия турбулентной атмосфере. В отсутствие атмосферы, угловое разрешение телескопа типичный ограничено только дифракцией, т. е. длина волны интереса, λ, деленная на размер диафрагмы основного зеркала, D. Например, Hubble Space Telescope (HST), с 2,4-м первичного зеркала, имеет угловое разрешение в видимой длине волны ~ 0,04 секунды дуги. Атмосфера состоит из воздуха на несколько различных температурах и, следовательно, различными показателями преломления, постоянно перемешивания. Световые волны согнуты, как они проходят через неоднородную атмосферу. Когда телескоп на земле фокусирует эти световые волны, мгновенно появляется изображение фрагментарный характер, меняется в зависимости от времени. В результате, с длинной экспозицией изображений, полученных с помощью наземных телескопов - даже телескопы в четыре раза диаметрметра из HST - размытыми, а угловое разрешение примерно от 0,5 до 1,5 угловых секунд в лучшем случае. Астрономической адаптивной оптики системы компенсировать влияние атмосферной турбулентности. Во-первых, форма входящих неплоской волны определяется с помощью измерения поблизости яркой звездой на датчик волнового фронта. Далее, элемент оптической системы, такие как деформируемого зеркала, командует, чтобы исправить форму входящий световой волны. Дополнительные корректировки производятся со скоростью, достаточной, чтобы идти в ногу с динамично меняющейся атмосферы, через которую телескоп выглядит, в конечном счете производство дифракционного изображения. Точность измерения датчика волнового фронта основан на том, как хорошо входящего света пространстве и времени выборки 1. Тонкая выборка требует более яркие объекты ссылки. В то время как самые яркие звезды могут служить в качестве эталонных объектов для визуализации цели от нескольких до десятковдуговых секунды далеко в лучших условиях, наиболее интересные астрономические цели не имеют достаточно ярких звезд поблизости. Одним из решений является концентрация внимания мощного лазерного пучка в направлении астрономических цель создать искусственный ссылкой известные формы, также известный как «лазерная руководство звезда». Robo-AO лазерной системой адаптивной оптики 2,3 использует 10-W ультрафиолетового лазера фокусируется на расстоянии до 10 км для создания лазерной звезды гида. Wavefront датчик измерения лазерных руководство Star Drive адаптивной коррекции оптики в результате дифракционного изображения, которые имеют угловое разрешение ~ 0,1 секунды дуги на 1,5-метровом телескопе.

Robo-AO лазерной адаптивной оптики система используется для компенсации атмосферной турбулентности и производим дифракционным разрешением изображения в видимом и . ближнем инфракрасном диапазоне Рисунок 1А показывает изображение одну звезду видели в красный свет через некомпенсированных атмосферной турбулентности с изображением шириной от 1,0 угловой секунды рис. 1б показаны те же звезды после коррекции адаптивной оптики. ширина изображения уменьшается до 0,12 секунды дуги , чуть больше, чем идеальный образ шириной 0,10 секунды дуги на этой длине волны на 1,5-метровом телескопе. Первый Эйри кольца, в результате дифракции, можно рассматривать как слабое кольцо, как структуры вокруг ядра изображения. Это значительно улучшенный угловое разрешение позволяет открытие двойных и кратных звездных систем (например, 1С и рис наблюдениям исх. 40) и для обнаружения гораздо слабее звезд в плотных областях, таких какшаровое скопление Messier из 3 (видел в ближней инфракрасной области; рис. 6), что иначе было бы невозможно непосредственно просмотреть через атмосферной турбулентности. Особенности Солнечной системы объекты, такие, как облако поверхности Юпитера, а также его транзитной Луны Ганимеда (рис. 7), можно также рассматривать с большей степенью ясности, если смотреть с лазерной адаптивной оптики. <img alt="Рисунок 1" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig1.jpg" /> Рисунок 1. Адаптивная оптика коррекции на видимых длинах волн. Каждая цифра представляет собой 1,5 × 1,5 секунды дуги поля-обзора на небо. (A) с длинной экспозицией единый образ одной звезды, м V = 3,5, сквозь некомпенсированных атмосферной турбулентности в я -диапазоне (λ = 700 - 810 нм) в 1,5-м телескопа P60 в Паломарской обсерватории. Полная ширина на полувысоте (FWHM) составляет 1,0 секунды дуги. (B) &lt;/ STRONG&gt; же звезды, как и в (A) с лазерной адаптивной оптики коррекции с использованием Robo-AO системы. В основе изображения звезды в 15 раз пик яркости изображения некомпенсированных и имеет полувысоте 0,12 секунды дуги. (C) двойная звезда, м V = 8,4, с отрывом в 0,14 секунды дуги раскрывается через использование Robo-AO адаптивной оптики системы. В любом случае, чаевые наклона направляющей была выполнена самой мишени. <img alt="Рисунок 2" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig2.jpg" /> Рисунок 2. Robo-AO лазерной адаптивной оптики системы. (A) адаптивной оптики и науки приборы установлены в фокусе Кассегрена из роботов 1,5-м телескопа P60 в Паломарской обсерватории. Лазерная система и поддержка электроники крепятся к противоположным сторонам трубы телескопа для баланса. (B) Robo-AO УФ лазерного луча рropagating из телескопа купол. В этой длинной экспозиции фотографии, лазерный луч виден из-за Рэлея рассеяние на молекулах воздуха, небольшая часть света рассеивается и обратно к телескопу быть использованы в качестве зондов в атмосфере. Лазерный луч появляется оранжевая из-за способа ультрафиолетового света передается через цветные фильтры на УФ-чувствительных камеры используются для съемки. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig2large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img alt="Рисунок 3" fo:content-width="5.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50021/50021fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig3.jpg" /> Рисунок 3. Robo-AO адаптивной оптики и научных инструментов. (A) упрощенной модели CAD. Свет внимание от вторичного зеркала телескопа (оранжевый) поступает через маленькое отверстие в центре инструментания до отражается на 90 градусов от первого раза зеркало к внеосевых параболических (ОАП) зеркало. Это зеркальное отражение зрачка телескопа на деформируемой поверхности зеркала. После отражения от деформируемого зеркала, УФ дихроичным отщепляется лазерного света (фиолетовый) и направляет его на датчик волнового фронта лазерного излучения. Дополнительная обратная OAP зеркало внутри датчика волнового фронта корректирует необщего путь оптических погрешностей, вносимых в 10 км сопряженных фокусе лазерного отражения от первого зеркала OAP. Видимого и ближнего инфракрасного света (зеленый), проходящего через УФ дихроичным передается с помощью пары зеркал OAP в атмосферный корректор дисперсии. Затем свет отражается кончик наклона зеркала исправление до конечного зеркала OAP которая фокусирует свет на видимое дихроичным. Видимый дихроичным отражает видимый свет (синий) с электронно-умножение CCD и передает ближнего инфракрасного света (красный) к раза зеркалаи в конечном счете к инфракрасной камерой. Комбинированный УФ, видимого и ближнего инфракрасного света от телескопа и источником симулятор (желтый) могут быть направлены на адаптивной оптики и научных инструментов, переводя первый раз зеркало в сторону. (B) соответствующей фотографией инструментом пакета . <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig3large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img alt="Рисунок 4" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50021/50021fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig4.jpg" /> Рисунок 4. Шака-Гартмана датчик волнового фронта. (A) Концептуальная схема. Как плоская волна проходит через массив линз, закономерность изображения формируется на детекторе (синий). Когда не плоская волна проходит через массив линз, местные градиент волны влияет на тОн положение изображения, сформированные каждой линзы в массиве (красный). (B) План лазерных изображений в Robo-AO Шака-Гартмана датчик волнового фронта. Каждый из 88 пятен изображение лазера разброс от 10 км, образованный каждой линзы линзового растра, с общей формой картина определяется геометрией зрачка телескопа. Относительное смещение каждого изображения по отношению к позиции опорного изображения (Процедура 1,6) дает измерение локального градиента входящих световой волны. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig4large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img alt="Рисунок 5" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig5.jpg" /> Рисунок 5. Коррекция атмосферного призматических дисперсии. Адаптивная оптика исправленной картинки из 11 × 16 секунды дуги подполе шаровое скопление Messier 15 в. телескопа высотой 45 градусов (A) В то время как адаптивная оптика корректирует эффект турбулентности атмосферы, атмосферных призматических дисперсии по-прежнему влияет на изображения отдельных звезд: изображения резкое параллельно горизонту, а удлиненная перпендикулярна горизонту примерно на 1 угловой секунды в течение спектральные полосы λ = 400 - 950 нм (б) с дополнительным использованием атмосферного корректор дисперсии для противодействия атмосферного призматических дисперсии дифракционной разрешающей способностью восстанавливается в обоих направлениях.. <img alt="Рисунок 6" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig6.jpg" /> Рисунок 6. Изображения шаровое скопление Messier 3 (A) 44 × 44 секунды дуги поля-обзора, 2-минутный некомпенсированных образ ядра шарового скопления Мессье 3 в Z-Band. (Λ = 830 - 950 нм) . (B) То же самое яМаг показал с адаптивной оптикой коррекции с использованием Robo-AO выявления многих звезд, которые не могли бы быть видны. <img alt="Рисунок 7" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig7.jpg" /> Рисунок 7. Изображения Юпитера (A) 0,033 второй некомпенсированных снимок Юпитера (видимый диаметр 42 секунд дуги) в р-диапазоне (λ = 560 - 670 нм).. (B) То же изображение с Robo-AO лазерной коррекции адаптивной оптики показывающие особенности поверхности облака и транзитом Ганимеда (стрелка) с большей ясностью.

Watch this Scientific Journal Video about Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO at JoVE.com

Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO

Свет от астрономических объектов должны проходить через турбулентной атмосфере Земли, прежде чем он может быть отображен на наземных телескопах. Чтобы включить прямую изображений на максимальной теоретической угловое разрешение, передовые технологии, такие как работают в Robo-AO-адаптивной оптической системы должны быть использованы.

Приведение видимой Вселенной в фокус с Robo-AO

The angular  resolution of ground-based optical telescopes is limited by the degrading  effects of the turbulent atmosphere. In the absence of an ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Пламя Эксперименты на Advanced Источник света: новое понимание сажеобразования процессов

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Видимый свет Индуцированные Снижение графеновых оксида Использование наночастиц Плазмонное

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Количественное водорода концентрации в поверхностных и интерфейсных слоев и сыпучих материалов через профилирование по глубине с анализом ядерной реакции

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Effective Analysis of Human Exposure Conditions with Body-worn Dosimeters in the 2.4 GHz Band

Эффективный анализ воздействия человека условий с надеваются дозиметров в диапазоне 2,4 ГГц

A well-defined experimental procedure is put forward to evaluate maximum exposure conditions in a worst-case scenario whilst avoiding the uncertainties ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

Расширение электронного впрыска и экситонных родов для чисто синий квантовых точках светоизлучающие диоды, вводя частично окисленного алюминия катод

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Theoretical Calculation and Experimental Verification for Dislocation Reduction in Germanium Epitaxial Layers with Semicylindrical Voids on Silicon

Теоретический расчет и экспериментальная проверка уменьшения дислокаций в эпитаксиальных слоях германия с полуцилиндрическими пустотами на кремнии

Reduction of threading dislocation density (TDD) in epitaxial germanium (Ge) on silicon (Si) has been one of the most important challenges for the ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

Процедура передачи полимерных пленок на пористые субстраты с минимичными дефектами

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests

Точное определение значений эквилибриума поверхностного напряжения с тестами на возмущения в области

We demonstrate two robust protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values with area perturbation tests. The EST values should be ...

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

В Situ передачи электронной микроскопии с смещения и изготовление асимметричных перекладин на основе смешанных фаз -VOх

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms

Демонстрация спин-multiplexed и направление-Multiplexed Все-Диэлектрические видимые метахолограммы

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption ...