变形反射镜是自适应光学系统的核心部件，也是开展自适应光学技术研究的首要研究对象。本文首先介绍了中国科学院光电技术研究所从事自适应光学特别是变形反射镜技术研究的历史背景，简述了光电所变形反射镜技术早期的发展脉络。然后介绍了光电所研制的变形反射镜在我国历代惯性约束聚变系统中的应用情况，也介绍了在天文光学观测领域典型的多单元变形镜技术及应用成果，随后还介绍了应用于生物医学等领域的紧凑型变形反射镜的发展情况和研究现状。最后介绍了光电所在变形反射镜技术新方向的研究情况。

利用有限元分析软件数值模拟了固体激光器系统中由单晶硅(Silicon)、石英(Silica)与超低膨胀玻璃(ULE)等不同材料制作的变形反射镜受激光辐照下的热畸变特性。计算结果表明: 当入射激光功率密度为 0.225 kW/cm2, 激光照射时间为 10 s, 镜面反射率为 99.9%时, 三种材料的变形镜的最大温升分别为0.804、6.751与7.122 ℃, 最大热变形分别为0.049 3、0.034 8与0.005 4 ?滋m, 相比之下, 单晶硅温升较小, 超低膨胀玻璃(ULE)的变形与应力最小, ULE是未来比较理想的镜面材料。最后, 对变形镜在长脉冲激光辐照下也进行了计算与分析。

激光熔覆是阀门密封面强化的理想技术手段, 但三偏心蝶阀在结构上的特殊性使得其激光熔覆工艺路径规划需要三维空间位置的协调编程。采用平面夹具替代传统的斜锥面仿形夹具, 基于六轴机器人与回转台的复合运动编程原理, 提出了一种具有通用性、精确性的三偏心蝶阀蝶板密封面激光熔覆工艺路径规划方案, 详细分析了转台和机器人夹持激光熔覆头的位置-时间曲线和位置调整速度-时间曲线。

基于压电驱动器的 Bimorph变形镜是 10.6 μm系统的一个重要元件。为了镀制薄膜, 本文首先利用有限元软件对两种镀膜夹持方式与沉积温度进行了计算, 对热应力产生的热变形进行了分析, 选择了合适的镀膜夹持方式。为了预测 bimorph变形镜受激光辐照后的温升, 对单晶硅与石英玻璃制作的 bimorph变形镜有限元模型进行了计算与分析。最后, 利用光度计对镀制的薄膜进行了反射率测量。试验结果显示反射率测量值大于 99.5%, 满足实际系统的需要。

残余应力是光学薄膜研究的一个重要组成部分，它对光学元器件有很大的影响。根据弹性力学原理，基于应变不匹配，提出了一种可以预测薄膜残余应力分配的理论模型计算方法，并将计算结果与干涉仪测量值进行了对比。利用所建立的模型分析了薄膜参数变化时基底残余应力的变化情况。结果表明：所建模型合理；随着镀膜温度的增加，基底总残余应力随镀膜温度升高而呈增大的趋势；本征应力变化不太大；随着基底厚度的减小，基底上下表面应力呈增大的趋势，而薄膜应力则呈减小趋势，但变化趋势很小。基底的中心轴约位于基底上表面以下2／3处。

采用热蒸发法镀制了单层YbF3薄膜,观察了薄膜表面主要的微观结构缺陷,研究了沉积温度对薄膜折射率与表面缺陷的影响,测量了薄膜施加沉积温度前后的粗糙度变化.结果表明:通过加温可以降低薄膜的表面粗糙度与缺陷密度大小.

残余应力是变形反射镜面临的一个重要问题.考虑薄膜中残余应力的起源,利用有限元软件建立了变形反射镜有限元模型.基于所建立的有限元模型,计算变形镜各部分受薄膜残余应力作用后的变形与应力分布.与试验测量结果进行对比,计算结果表明,建立的模型是合理的,薄膜产生的残余应力为张应力,氟化物薄膜产生的张应力大于ZnS薄膜产生的压应力,残余应力主要集中在变形反射镜镜面上,基本呈放射状分布,外圈驱动器受到应力较大.

利用有限元软件对薄膜残余应力进行了分析与计算,并与理论计算结果进行对比,说明所建立的模型是合理的。

在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上,分析了YbF₃沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响,得出了镀制激光薄膜所需的合适速率.结果表明:薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主,其缺陷密度随YbF₃沉积速率的减小基本表现为减小的趋势,当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s,YbF₃沉积速率约为0.4 nm/s时,可得到比较满意的激光薄膜,薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675.