光学 精密工程
2022, 30(23): 2995
宁波大学 机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
为提高变形镜的热稳定性, 提出一种用正电压边缘驱动的双压电片变形镜, 通过环形电极产生整体离焦偏置, 分立电极校正波前像差, 只用正向电压即可实现镜面双向变形, 且此变形镜结构对称受热应力影响小.制备变形镜样机并进行测试, 测试结果表明: 初始镜面展平后残余误差小于λ/30(λ=1 064 nm); 精确重构了典型低阶Zernike多项式像差, 像散、离焦、三叶草和彗差像差的重构幅值分别达到11.1 μm、9.7 μm、5.7 μm和4.2 μm, 归一化残余误差分别为1.0%、1.0%、3.3%、6.0%; 此外, 实验生成了新型无衍射艾里光束, 并显示出优异的重构性能.
自适应光学 双压电片变形镜 正电压 热变形 艾里光束 Adaptive optics Bimorph piezoelectric deformable mirror Positive voltage Thermal deformation Airy beam
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
上海交通大学激光与光子生物医学研究所, 上海 200240
可变形反射镜是自适应光学系统的核心组成部分之一, 在人眼像差的检测与校正等方面得到了广泛的应用。目前自适应光学系统最常采用的变形镜主要有两种：微加工薄膜变形镜和压电式变形镜。基于两者结构原理的不同, 它们在自适应光学系统中的表现也存在着差异。采用59通道微加工薄膜变形镜和37通道压电式变形镜进行对比实验。利用同一闭环自适应光学系统针对4阶以内的常见像差(包括散光、彗差、三叶差、球差)观察两者的泽尼克系数生成情况。结果表明, 目标值较小时, 微加工薄膜变形镜和压电式变形镜的泽尼克系数实际值误差都比较小; 目标值增大时, 压电式变形镜可以比微加工薄膜变形镜更接近理想值。
自适应光学 可变形反射镜 泽尼克系数 微加工薄膜变形镜 压电式变形镜
