Телескоп на Луне

[Someone]

Успешную эксплуатацию никто не отрицает. Только она с самого начала была убыточной.

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1079402 писал(а):

Даже если зарезать диапазон длин волн $\Delta \lambda $ (что сильно уронит проницание телескопа) и выделить одну поляризацию (тоже меньше света), даже тогда, такой свет интерферировать с лазером не будет, никаких биений вы не запишите. Да и какие биения будут при наложении множества случайных оборваных синусоид на одну синусоиду лазера? Это все равно, что в опыте Юнга осветить щели разными источниками и ожидать интерференции.

Но ведь биения взаимной корреляции сигналов от двух плеч такого интерферометра будут, и их можно записать. Или нет?

[Gleb1964]

Lexey в сообщении #1095985 писал(а):

Но ведь биения взаимной корреляции сигналов от двух плеч такого интерферометра будут, и их можно записать. Или нет?

Какие-то биения будут, только задача в интерферометре фазу исходного сигнала восстановить до доли длины волны, а этого как раз сделать и не удасться

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1096408 писал(а):

Какие-то биения будут, только задача в интерферометре фазу исходного сигнала восстановить до доли длины волны, а этого как раз сделать и не удасться

Да, я понимаю что в рамках конкретной задачи тут смысла не просматривается, одни минусы. Мне просто интересно в принципе работоспособность такой схемы.
С точки зрения волновой модели схема в принципе должна работать, но я не уверен насколько волновая модель тут в принципе уместна, а как интерпретировать работу такой схемы с точки зрения КM я не знаю. В принципе теоретически не удастся или там просто конкретные технологические ограничения не позволят?

[Gleb1964]

Если скрестить излучение от двух одномодовых лазеров, полагаю, можно зарегистрировать биения на существенно меньших частотах, доступных для приемников светового диапазона. Но если сводить луч лазера с естественным светом, как от звезды, то схема неработоспособна в принципе. Если световой поток большой, то в нем смесь большого числа цугов волн с разными характреристиками, биений нет. Усредненный по времени минимального накопления приемника сигнал не покажет биений. Если же поток слабый, на уровне отдельных квантов - какие-то биения на сложении каждого отдельного цуга с лазерным излучением будет, но все утонет в дробовом шуме отдельных квантов
В случае оптического звездного интерферометра делают линии задержки, которыми уравнивают на уровне долей длины волны разности хода между интерферирующими лучами. Разность хода постоянно стремиться "уйти" из-за суточного вращения, гнутия конструкции и атмосферной турбулентности (в случае Земли). В итоге, каждый фотон интерферирует сам с собой. Интерферирующие пучки сводят либо на зрачке, либо в плоскости изображения. Сведение на зрачке больше подходит для попарного сведения пучков. В плоскость изображения можно свести больше, чем два пучка, этот способ подходит для многоапертурных интерферометров.

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1096445 писал(а):

Если скрестить излучение от двух одномодовых лазеров, полагаю, можно зарегистрировать биения на существенно меньших частотах, доступных для приемников светового диапазона. Но если сводить луч лазера с естественным светом, как от звезды, то схема неработоспособна в принципе.

Я имел ввиду что свет от звезды предварительно отфильтрован до очень узкой полосы в окрестности линии лазера, доступной для электрических сигналов, снимаемых с детекторов.
Правда, абсолютный угол тут уловить не получится, но изменение угла сможем отслеживать по биениям с субволновой точностью.
Спасибо за пояснения.

[Gleb1964]

Lexey в сообщении #1096459 писал(а):

Я имел ввиду что свет от звезды предварительно отфильтрован до очень узкой полосы в окрестности линии лазера

так этого недостаточно. Даже если свет отфильтрован в узкой спектральной полосе, по поляризации и исходит от точечного источника, то все равно, естественный свет состоит из множества разных цугов, у которых начало, конец и фаза случайны, и множество этих цугов с разным смещением наложены друг на друга, в отличие от одномодового лазерного излучения, где один цуг в единой фазе. Здесь принципиальная разница

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1096517 писал(а):

так этого недостаточно. Даже если свет отфильтрован в узкой спектральной полосе, по поляризации и исходит от точечного источника, то все равно, естественный свет состоит из множества разных цугов, у которых начало, конец и фаза случайны, и множество этих цугов с разным смещением наложены друг на друга, в отличие от одномодового лазерного излучения, где один цуг в единой фазе. Здесь принципиальная разница

Но так случайная смесь этих цугов в конкретный интервал времени будет давать конкретную фазу, случайную относительно лазера, но не случайную относительно второго плеча, и в случае офильтрованного света скорость случайного изменения этой фазы будет настолько мала, что мы практически ее мгновенное значение видим в электрическом сигнале и далее уже электрически видим разность между мгновенными фазами, снятыми с разных плеч.

[Gleb1964]

Lexey в сообщении #1096531 писал(а):

Но так случайная смесь этих цугов в конкретный интервал времени будет давать конкретную фазу, случайную относительно лазера, но не случайную относительно второго плеча, и в случае офильтрованного света скорость случайного изменения этой фазы будет настолько мала, что мы практически ее мгновенное значение видим в электрическом сигнале и далее уже электрически видим разность между мгновенными фазами, снятыми с разных плеч.

много случайных цугов волн (даже отфильтрованых) дадут в итоге ровный белый фон и почти никакой интерференции с лазером не будет. Мало цугов - большой шум, который затруднительно истолковать, как интерференцию
Но задача интерферометра, а именно - восстановление фазы при последующем сложении записанных с детекторов сигналов, не решается в обоих случаях

[Lexey]

Не пойму. Представим это так:
Лазер - это гетеродин, фотодетектор - это смеситель. Мы переносим наш входной узкополосный оптический сигнал по частоте в низкочастотную область, доступную для электрических сигналов. У нас два канала с общим гетеродином. Принимаемый сигнал от некогерентного источника - это узкополосный шум, это есть синусоида, помноженная с низкочастотную шумовую комплексную амплитуду, но это один и тот же шум в обоих каналах, отличающийся лишь задержкой, то есть фазой. На выходе смесителя мы видим действительную часть этой комплексной амплитуды. Если на входе каналов шум в фазе (между каналами), то и на выходе он будет в фазе. Если на входе сдвинут (между каналами) на половину волны, то и на выходе будет в противофазе. Перемножаем эти сигналы двух каналов, фильтруем и имеем сигнал корреляции, который будет меняться соответственно по синусоиде в зависимости от задержки входного сигнала между каналами.
Что тут не так?
Я так понял что единственное проявление квантовых эффектов тут - это дробовый шум, которым при достаточном уровне сигнала можно пренебречь. Правильно?

[Gleb1964]

Обсуждение ушло в сторону от основной темы. Я попробовал оценить такой процесс гетерогина, но у меня получаются немыслимые, с точки зрения практического использования, оценки. Поэтому, вопрос остается больше в плоскости теоретической возможности подобного метода, нежели практического, ибо сигнал будет таким слабым (если он вообще будет), что таких звезд на небе нет, чтобы наблюдать таким методом.

Lexey в сообщении #1096632 писал(а):

Представим это так:
Лазер - это гетеродин, фотодетектор - это смеситель. Мы переносим наш входной узкополосный оптический сигнал по частоте в низкочастотную область, доступную для электрических сигналов.

а можно здесь поподробнее..
Оптический-ИК диапазон это $10^{14} \text{ Hz}$, радиодиапазон это $10^{10} \text{ Hz}$ (например, каталоги VLBI есть на частотах $43\text{ GHz}$). Разница, на которую надо понизить частоту, как минимум, четыре порядка. Спектральная полоса пропускания ограничивается, как минимум, на 5 порядков, чтобы зафиксировать несколько биений гетерогина - $\frac{\Delta \lambda }{\lambda}\sim 10^{-5}$.
Не меньшие ограничения возникают по полю зрения $FOI\sim \frac{\lambda }{Baseline}\times \frac{\lambda }{\Delta \lambda }\text{rad}$ (FOI - Field of View, Baseline - база интерферометра).
Кроме того, у меня возникают некоторые сомнения (может, безосновательные) в физической возможности такого механизма гетерогина. В вакууме две различные электромагнитные волны просто пройдут сквозь друг друга. Хотя в среде получить гармонику с прохождения двух волн, может быть, возможно. Но это из области пучков больших интенсивностей

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1098845 писал(а):

а можно здесь поподробнее..

Дело в том что этот формализм преобразования частоты, используемый в радиотехнике - чистая математика, ему нет никакого дела до порядков частоты, главное чтобы математическая модель элементов системы соответствовала элементам формализма.
Гетеродин - источник чисто синусоидального сигнала - лазер ему соответствует.
Смеситель - нелинейный элемент, на вход которого подается сумма сигнала гетеродина и произвольного узкополосного входного сигнала.
На выходе смесителя будет исходный входной сигнал, смещенный по частоте на величину, равную частоте гетеродина - и это уже чисто математическое следствие нелинейности смесителя.
Фотодетектор на выходе дает отфильтрованный квадрат входного сигнала, значит он отлично подходит на роль смесителя.
Интерференция тут ловится не между гетеродином и входным сигналом, интерференция между входными сигналами двух каналов, но ловится она не в оптичетком диапазоне, а уже после преобразования частоты сигнала, в радиочастотном диапазоне, коррелятором.

[Lexey]

Gleb1964 в сообщении #1098845 писал(а):

В вакууме две различные электромагнитные волны просто пройдут сквозь друг друга. Хотя в среде получить гармонику с прохождения двух волн, может быть, возможно. Но это из области пучков больших интенсивностей

Нет, само явление интерференции обязано тому, что любой фотодетектор - это нелинейный элемент, он дает на выходе именно усредненный квадрат входного сигнала, то есть мощность. Иначе мы бы не увидели никакой интерференции.

[Gleb1964]

Lexey в сообщении #1098862 писал(а):

Нет, само явление интерференции обязано тому, что любой фотодетектор - это нелинейный элемент, он дает на выходе именно усредненный квадрат входного сигнала, то есть мощность. Иначе мы бы не увидели никакой интерференции.

так вот что меня интересует - смешиваются две волны оптического диапазона, огибающая биений уходит в терагерцовый диапазон, а приемник какого диапазона должен быть - оптического или терагерцового? Это разная техника

[Xugin]

Lexey в сообщении #1098853 писал(а):

Интерференция тут ловится не между гетеродином и входным сигналом, интерференция между входными сигналами двух каналов, но ловится она не в оптичетком диапазоне, а уже после преобразования частоты сигнала, в радиочастотном диапазоне, коррелятором.

В смысле переделать оптическое изображение в радиочастотное и проделывать манипуляции уже с ним? А если не один раз, а каскадно, через разные диапазоны подобраться до нужных?