Atmosfärisk turbulens – brytningsindexfluktuationer från temperatur- och densitetsgradienter – försämrar optisk avbildning och frirymdskommunikation. Tre huvudtekniker för minskning hanterar denna utmaning.
1. Adaptiv optik (AO)
- Vågfrontsensor (Shack-Hartmann, pyramid) mäter distortion.
- Deformerbbar spegel (MEMS, piezoelektrisk) applicerar konjugerad korrektion.
- Real-tidskontrollloop (kHz bandbredd).
- Applikationer: markbaserad astronomi (Keck, VLT, ELT), retinal avbildning, laserkommunikation, riktad energi.
2. Atmosfärisk dispersionskorrektion (ADC)
- Våglängdsberoende brytning sprider färger vertikalt (prismeffekt).
- Motroterande prisma eller Amici-prismor kompenserar.
- Kritiskt för högupplösande planetavbildning och spektroskopi.
3. Spatiell filtrering och efterbehandling
- Speckleinterferometri: Korta exponeringar + bispektralanalys → diffraktionsbegränsad rekonstruktion.
- Lucky imaging: Välj skarpaste bilder från high-speed-video; justera och stacka.
- Fasdiversitet / dekonvolution: Beräkningsmässig uppskattning av pupilfas.
- Multi-frame blind deconvolution (MFBD): Gemensam objekt/fas-återvinning.
Frirymdsoptisk kommunikation (FSO)
- AO + adaptiv modulering/kodning + spatial diversitet (flera aperturer).
- Minskar scintillationsfading, strålvandrande och förluster.
Begränsningar
- Isoplanatisk vinkel (AO-korrektion giltigt över smalt fält).
- Guidestjärnens ljusstyrka (naturlig eller laser-guidestjärna krävs).
- Latens vs. Greenwood-frekvens.
Integration av hårdvara (AO, ADC) och beräkningsmetoder driver mot diffraktionsbegränsad prestanda genom turbulens.
