Rejecting atmospheric turbulence in adaptive optics using lattice filters

This work studies from a theoretical and practical point of view the application of lattice filters, as proposed by S. Gibson (UCLA), for the rejection of a non-stationary disturbance. In Adaptive Optics applications, the effect of turbulence in some layers of the atmosphere severely affects the imaging quality. Such an effect can be modeled as a non-stationary disturbance affecting the phase distribution in the pupil of a ground based telescope. The application of lattice filters in this setting can overcome the common performance limitations usually encountered by employing linear time invariant control in Adaptive Optics implementations. The performance of lattice filters is compared with another adaptive control methodology, originally proposed by Ellerbroek and Rhoadarmer (1998, 2001), where a recursive least square algorithm is applied. Realistic simulations have been carried out with both stationary and non-stationary turbulence. Some experimental validations have also been performed using an optical breadboard with a deformable mirror.

Questo lavoro studia da un punto di vista sia teorico sia pratico l'applicazione dei lattice filters, come proposta da S. Gibson (UCLA), per contrastare un disturbo non stazionario. Nelle applicazioni di Adaptive Optics, l'effetto della turbolenza in alcuni livelli dell'atmosfera colpisce gravemente la qualità delle immagini. Questo tipo di effetto può essere modellato come un disturbo non stazionario che interessa la distribuzione della fase nella pupilla di un telescopio terrestre. L'impiego dei lattice filters in questo ambito permette di superare le comuni limitazioni di performance che si incontrano implementando un controllo lineare tempo invariante nelle applicazioni di Adaptive Optics. La performance dei lattice filters viene confrontata con un'altra tecnica di controllo adattativo, originariamente proposta da Ellerbroek e Rhoadarmer (1998, 2001), nella quale viene impiegato un algoritmo recursive least square. Sono state compiute delle simulazioni realistiche con turbolenza sia stazionaria sia non stazionaria. Alcune validazioni sperimentali sono poi state realizzate utilizzando una breadboard ottica equipaggiata di specchio deformabile.