1 中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 合肥 230026
2 中国科学院 国家天文台 南京天文光学技术研究所, 南京 210042
3 中国科学院 天文光学技术重点实验室, 南京 210042
根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求，提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件，压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件，并使用电涡流传感器作为角度测量部件。介绍了高分辨倾斜镜的工作原理，并对哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构进行设计。柔性铰链和位移缩小结构的关键结构参数均采用理论计算、实验和仿真进行优化。建立倾斜镜模型，利用理论计算和有限元仿真软件分别计算倾斜镜的倾斜角度和分辨率。实验结果表明：设计的倾斜镜角度分辨率达到0.017″，最大倾斜角度为14.6″，谐振频率为136.97 Hz，与有限元仿真结果相吻合，满足地基望远镜系统衍射极限成像的要求。
倾斜镜 高分辨率 压电堆栈致动器 地基望远镜 柔性铰链 tip/tilt mirror high angular resolution piezoelectric stack actuator ground-based telescope flexible hinge 强激光与粒子束
2018, 30(7): 074102
Author Affiliations
Abstract
1 Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Zhejiang Provincial Key Lab of Part Rolling Technology, Ningbo 315211, China
3 Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China
Adaptive optics (AO) systems greatly improve the resolution of retinal imaging instruments by actively correcting ocular aberrations. In this Letter, closed-loop correction as well as ocular aberration compensation of a 62-element silicon unimorph deformable mirror (DM) driven by only positive voltage is performed. The experimental results show that the root-mean square (RMS) wavefront of the initial mirror surface is reduced to 0.011 μm in a closed-loop AO system. The DM reproduces Zernike shapes from the third to 35th mode accurately. The simulated compensation of 200 ocular wavefronts shows that the average RMS value after correction is reduced to 0.017 μm.
220.1080 Active or adoptive optics 170.4470 Ophthalmology 220.1000 Aberration compensation Chinese Optics Letters
2015, 13(4): 042201
1 宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211
2 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230027
针对天文望远镜对变形镜的需求，设计了200单元级硅基单压电变形镜并对其进行了性能测试。首先，通过有限元方法对单压电变形镜进行结构建模，分析比较了电极排列形式和边界支撑方式对变形镜性能的影响。然后,制备了3款200单元变形镜样机(环形简支，环形固支，六边形简支)。最后，利用干涉仪测量了变形镜的影响函数，并通过激光多普勒测振仪测量其频响特性。仿真与实验结果表明：致动器在50 V电压下变形量可达1 μm，固支条件下谐振频率在1 kHz左右，对前100项Zernike像差具有良好的校正能力。该变形镜在低成本天文自适应光学系统中具有应用潜力。
压电变形镜 硅基变形镜 自适应光学 天文望远镜 piezoelectric deformable mirror Si-based deformable mirror adaptive optics telescope
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230027
为了校正激光光束波前像差，建立了一种基于压电微变形镜的自适应光学系统。提出了用模拟退火-爬山混合算法来控制系统中37单元单压电片变形镜，补偿激光光束波前像差，实现对光斑的快速校正。提出的混合算法先使用模拟退火算法为爬山法提供一个较好的校正起点，再用爬山法对像差进行精确校正，仅需要少量的模拟退火迭代过程即可提供一个好的校正起点。由于精确校正阶段的爬山法速度快，因此获得相同校正效果需要的迭代次数比普通模拟退火算法减少了50%以上; 同时由于爬山法校正起点较好，大大降低了进入局部最优值的可能。最后，实验验证了模拟退火-爬山法对激光光束波前具有更佳的校正效率。
自适应光学 模拟退火-爬山混合算法 压电变形镜 波前像差 波前校正 adaptive optics hybrid Simulated Annealing-hill Climbing(SAHC) alg piezoelectric deformable mirror wavefront aberration wavefront correction
