Evaluación de estrategias de control y reconstrucción en óptica adaptativa
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12143Palabras clave:
Implementación Digital, Rechazo de perturbaciones (caso lineal), regulación, Sistemas con retardos, sistemas invariantes en el tiempoResumen
El desarrollo de sistemas de óptica adaptativa (AO) para telescopios de nueva generación exige estrategias de control capaces de compensar las distorsiones introducidas por la atmósfera terrestre con alta precisión espacial y temporal. Este trabajo presenta un estudio del rendimiento de un lazo de AO, centrado en dos componentes clave: la matriz de reconstrucción y el controlador. En primer lugar, se analiza el efecto del truncamiento modal aplicado a la pseudoinversa de Moore-Penrose para la obtención de la matriz de reconstrucción. Como resultado, se ha identificado un rango adecuado del parámetro de truncamiento (ε ≈ 0.025–0.05) que maximiza el índice de Strehl. Además, se evalúa la dinámica del sistema al implementar un controlador tipo leaky integrator, mostrando una corrección eficaz bajo condiciones atmosféricas adversas. Las simulaciones, realizadas en OOPAO, están basadas en el esquema de óptica adaptativa monoconjugada planteado para el Telescopio Solar Europeo (EST).
Referencias
Boyer, C., Wang, L., Trubey, M., Irarrazaval, B., Miles, J., Vogiatzis, K., Véran, J.-P., & Atwood, J. (2024). Progress report on the TMT Adaptive Optics Facility. In K. J. Jackson, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems IX (Vol. 13097, p. 130971Z). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3019281
Ciliegi, P., Agapito, G., Aliverti, M., Annibali, F., Aridiacono, C., Azzaroli, N., Balestra, A., Baronchelli, I., Ballone, A., Baruffolo, A., Battaini, F., Benedetti, S., Bergomi, M., Bianco, A., Bonaglia, M., Briguglio, R., Busoni, L., Cantiello, M., Capasso, G., … Xompero, M. (2024). MORFEO at ELT: the adaptive optics module for ELT. In K. J. Jackson, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems IX (Vol. 13097, p. 1309722). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3019058
Demers, R., Quiros-Pacheco, F., Schurter, P., Xin, B., Haddad, J. P., Molgo, J., Schoenell, W., Conan, R., Romano, R., Bouchez, A., van Dam, M. A., Catropa, D., Kansky, J., McLeod, B., McMuldroch, S., Podgorski, W., Witinski, M., Close, L., Gasho, V., … Nissen, J. (2024). Adaptive optics development at the Giant Magellan Telescope: recent progress. In K. J. Jackson, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems IX (Vol. 13097, p. 1309723). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3020271
Feijóo, N., Rodríguez, N., Montoya, L., González-Cava, J. M., Martin Hernando, Y., Chulani, H., Nunez Cagigal, M., González, F., Quintero Nehrkorn, J., & Hernández-Delgado, Á. (2023, June). MCAO testbed for European Solar Telescope (EST): first laboratory results for SCAO and GLAO configurations. Adaptive Optics for Extremely Large Telescopes 7th Edition. https://doi.org/10.13009/AO4ELT7-2023-098
Femenía-Castella, B., Cagigal, M. N., Cabrera, M. B., Belío-Asin, M., Bienes, J., González, S. B., Collados, M., Cózar-Castellano, J., Chulani, H., Amoedo, N. F., Cava, J. M. G., Hernando, Y. M., Mato, A., Montilla, I., Montoya, L. M., Padilla, C., Nehrkorn, J. Q., Noda, C. Q., Delgado, H. R., … Reyes, N. V. (2022). Adaptive Optics at the European Solar Telescope: status and future developments. In L. Schreiber, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems VIII (Vol. 12185, p. 121851Z). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.2629516
Fernandez, E. J. (2024). Handbook of Adaptive Optics. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003163671
Gerard, B. L., Dillon, D., Cetre, S., Jensen-Clem, R., Yuzvinsky, T. D., & Schmidt, H. (2021). First experimental results of the fast atmospheric self-coherent camera technique on the Santa Cruz extreme adaptive optics laboratory testbed: demonstration of high speed focal plane wavefront control of residual atmospheric speckles. In S. B. Shaklan & G. J. Ruane (Eds.), Techniques and Instrumentation for Detection of Exoplanets X (Vol. 11823, p. 118231H). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.2599556
Gonzalez-Cava, J. M., Chulani, H., Martín, Y., Feijóo, N., Montoya, L., Delgado, H. R., Quintero, J., González, F., Hernández, Á., Basden, A., Gendron, E., & Cagigal, M. N. (2022). Laboratory results of SCAO: getting ready for the EST MCAO. In L. Schreiber, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems VIII (Vol. 12185, p. 1218542). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.2628242
Guo, Y., Zhong, L., Min, L., Wang, J., Wu, Y., Chen, K., Wei, K., & Rao, C. (2022). Adaptive optics based on machine learning: a review. Opto-Electronic Advances, 5(7), 200082–200082. https://doi.org/10.29026/oea.2022.200082
Hampson, K. M., Turcotte, R., Miller, D. T., Kurokawa, K., Males, J. R., Ji, N., & Booth, M. J. (2021). Adaptive optics for high-resolution imaging. Nature Reviews Methods Primers, 1(1), 68. https://doi.org/10.1038/s43586-021-00066-7
Heritier, C. T., Verinaud, C., & Correia, C. M. (2023, June). OOPAO: Object Oriented Python Adaptive Optics. Adaptive Optics for Extremely Large Telescopes 7th Edition. https://doi.org/10.13009/AO4ELT7-2023-052
Marquis, L., Raynaud, H.-F. G., Galland, N., De La Rosa, J. M., Montilla Garcia, I., Tubío, Ó., Reyes García-Talavera, M., Lombardi, G., Huertas Lopez, M., Reverte, D., & Kulcsár, C. (2024). First on-sky tests of LQG control for a 10m-class telescope: prelude on the Gran Telescopio Canarias adaptive optics system. In D. Schmidt, E. Vernet, & K. J. Jackson (Eds.), Adaptive Optics Systems IX (p. 262). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3020099
Primot, J. (2003). Theoretical description of Shack–Hartmann wave-front sensor. Optics Communications, 222(1–6), 81–92. https://doi.org/10.1016/S0030-4018(03)01565-7
Quintero Noda, C., Schlichenmaier, R., Bellot Rubio, L. R., Löfdahl, M. G., Khomenko, E., Jurčák, J., Leenaarts, J., Kuckein, C., González Manrique, S. J., Gunár, S., Nelson, C. J., de la Cruz Rodríguez, J., Tziotziou, K., Tsiropoula, G., Aulanier, G., Aboudarham, J., Allegri, D., Alsina Ballester, E., Amans, J. P., … Collados, M. (2022). The European Solar Telescope. Astronomy & Astrophysics, 666, A21. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202243867
Rodriguez-Linares, N., Feijóo-Amoedo, N., Montoya, L., Martín, Y., Chulani, H., Núñez-Cagigal, M., González-Cava, J. M., & Mendez-Perez, J. A. (2024). Contrast optimization in wide-field AO. In K. J. Jackson, D. Schmidt, & E. Vernet (Eds.), Adaptive Optics Systems IX (Vol. 13097, p. 130977O). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3018299
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Jose M. Gonzalez-Cava, Nicolás Rodríguez Linares, Javier León Gil, Santiago Torres Álvarez, Alberto Hamilton Castro, Miguel Núñez Cagigal, Juan Albino Méndez Pérez
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
