1 国防科学技术大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073
2 超精密加工湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛, 其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的“蝴蝶形”, 增加了控制难度, 且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析, 明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500~-400 V/mm之间, 迟滞曲线回归一般的“柳叶”形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统, 并进行了校正实验。结果表明, 闭环校正后线性度得到明显提升, 迟滞率可降低至1.8%。
自适应光学 变形镜 迟滞 蝶形曲线 矫顽场强度 闭环校正 adaptive optics deformable mirror hysteresis butterfly curve coercive field strength closed loop correction 红外与激光工程
2018, 47(10): 1020001
1 国防科学技术大学 机电工程与自动化学院,湖南 长沙 410073
2 超精密加工技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固有频率。通过正交匹配两者的厚度参数可满足系统的工作要求。夹具的材料和结构参数会影响系统的热变形特性。使用与镜片材料相同的夹具,系统的热变形最小,对高度和壁厚进行优化可以减小甚至消除系统的热变形。最后,通过电压特性仿真得到了优化后变形镜各分立电极的影响函数。
自适应光学 横向压电效应 变形镜 优化设计 仿真 adaptive optics transversal piezoelectric effect deformable mirror (DM) optimization design simulation 红外与激光工程
2016, 45(8): 0818003
