La óptica activa es una tecnología utilizada en los telescopios reflectores , desarrollada en la década de 1980 [1], que moldea activamente los espejos de un telescopio para evitar la deformación debido a influencias externas como el viento, la temperatura y el estrés mecánico. Sin la óptica activa, no sería posible la construcción de telescopios de la clase de 8 metros, ni tampoco serían factibles los telescopios con espejos segmentados.
Este método lo utilizan, entre otros, el Telescopio Óptico Nórdico , [2] el Telescopio de Nueva Tecnología , el Telescopio Nazionale Galileo y los telescopios Keck , así como todos los telescopios más grandes construidos desde mediados de la década de 1990.
La óptica activa no debe confundirse con la óptica adaptativa , que opera en una escala de tiempo más corta y corrige las distorsiones atmosféricas.
La mayoría de los telescopios modernos son reflectores, cuyo elemento principal es un espejo de gran tamaño . Históricamente, los espejos primarios eran bastante gruesos para mantener la forma correcta de la superficie a pesar de las fuerzas que tienden a deformarla, como el viento y el propio peso del espejo. Esto limitaba su diámetro máximo a 5 o 6 metros (200 o 230 pulgadas), como el telescopio Hale del Observatorio Palomar .
Una nueva generación de telescopios construidos desde la década de 1980 utiliza espejos delgados y más livianos. Son demasiado delgados para mantener la forma correcta de manera rígida, por lo que se fija una serie de actuadores en la parte posterior del espejo. Los actuadores aplican fuerzas variables al cuerpo del espejo para mantener la superficie reflectante en la forma correcta durante el reposicionamiento. El telescopio también se puede segmentar en varios espejos más pequeños, lo que reduce la comba debida al peso que se produce en los espejos grandes y monolíticos.
La combinación de actuadores, un detector de calidad de imagen y una computadora para controlar los actuadores para obtener la mejor imagen posible, se denomina óptica activa .
El nombre de óptica activa significa que el sistema mantiene un espejo (normalmente el primario) en su forma óptima frente a fuerzas ambientales como el viento, la inclinación, la expansión térmica y la deformación del eje del telescopio. La óptica activa compensa las fuerzas de distorsión que cambian con relativa lentitud, aproximadamente en escalas de tiempo de segundos. Por tanto, el telescopio está activamente inmóvil, en su forma óptima.
La óptica activa no debe confundirse con la óptica adaptativa , que opera en una escala de tiempo mucho más corta para compensar los efectos atmosféricos, en lugar de la deformación del espejo. Las influencias que compensa la óptica activa (temperatura, gravedad) son intrínsecamente más lentas (1 Hz) y tienen una mayor amplitud en la aberración. La óptica adaptativa, por otro lado, corrige las distorsiones atmosféricas que afectan a la imagen a 100-1000 Hz (la frecuencia de Greenwood , [4] dependiendo de la longitud de onda y las condiciones climáticas). Estas correcciones deben ser mucho más rápidas, pero también tienen una amplitud menor. Debido a esto, la óptica adaptativa utiliza espejos correctivos más pequeños . Este solía ser un espejo separado no integrado en la trayectoria de la luz del telescopio, pero hoy en día puede ser el segundo [5] [ 6] tercer o cuarto [7] espejo en un telescopio.
También es posible estabilizar de forma activa configuraciones láser y interferómetros complicados.
Una pequeña parte del haz se filtra a través de espejos de dirección del haz y se utiliza un diodo de cuatro cuadrantes para medir la posición de un haz láser y otro en el plano focal detrás de una lente se utiliza para medir la dirección. El sistema se puede acelerar o hacer más inmune al ruido utilizando un controlador PID . Para láseres pulsados, el controlador debe estar bloqueado en la frecuencia de repetición. Se puede utilizar un haz piloto continuo (no pulsado) para permitir un ancho de banda de estabilización de hasta 10 kHz (contra vibraciones, turbulencia del aire y ruido acústico) para láseres de baja frecuencia de repetición.
En ocasiones, es necesario ajustar la longitud de los interferómetros Fabry-Pérot para que pasen una determinada longitud de onda. Por ello, la luz reflejada se extrae mediante un rotador de Faraday y un polarizador . Pequeños cambios en la longitud de onda incidente generados por un modulador acústico-óptico o la interferencia con una fracción de la radiación entrante proporcionan la información sobre si el Fabry-Pérot es demasiado largo o demasiado corto.
Las cavidades ópticas largas son muy sensibles a la alineación del espejo. Se puede utilizar un circuito de control para aumentar la potencia. Una posibilidad es realizar pequeñas rotaciones con un espejo de un extremo. Si esta rotación se encuentra cerca de la posición óptima, no se produce ninguna oscilación de potencia. Cualquier oscilación en la orientación del haz se puede eliminar utilizando el mecanismo de dirección del haz mencionado anteriormente.
También se está investigando la óptica activa de rayos X , utilizando espejos de incidencia rasante deformables activamente. [8]