变形镜是自适应光学(AO)系统的核心单元之一, 本文提出了一种基于磁阻最小原理的新型音圈驱动器结构, 在传统音圈结构设计上引入软磁材料-坡莫合金以减少磁漏, 从而提高输出力与效率。使用ANSYS Maxwell建立模型进行仿真并优化了各组件的结构尺寸, 结果表明该驱动器结构的力为3.4 N, 效率可达9.05 N×W-1/2, 响应时间为0.03 ms。同时, 研究发现相邻驱动器间工作影响很小, 以此确立了驱动器间距15 mm时, 音圈变形镜交连值为11.7%, 满足应用要求。本工作为研制大行变量、快速响应、低功耗和高驱动器密度的变形镜打下了坚实的基础, 具有很好的应用前景。

在自适应波前校正过程中,变形镜(DM)受驱动器循环机械驱动作用会产生疲劳累积损伤。利用DM的影响函数和最小二乘法对波前校正过程进行模拟,采用有限元方法分析了DM在波前校正过程中的应力分布,并结合Miner疲劳累积损伤理论,计算了DM的疲劳寿命。在此基础上,重点讨论了DM结构参数对影响函数和DM疲劳寿命的影响。研究结果表明,对于给定的畸变波前,当DM极头数相同时,极头采用三角形排布方式时DM的交连值最小,疲劳寿命最长;极头采用正方形排布方式时DM的交连值最大,疲劳寿命最短。此外,当极头间距增大时,DM交连值会随之减小,致使DM的疲劳寿命变长。当极头间距相同时,增大极头半径和缩短极头长度会使DM的交连值变小,DM的疲劳寿命也会变短。极头间距变化对DM疲劳寿命的影响程度大于极头半径和长度;当极头间距一定时,不同的排布方式对应的极头数目不同,DM的极头数越多,疲劳寿命就越短。

采用变形镜影响函数对畸变波前的校正过程进行模拟，并利用超高斯滤波函数对模拟的校正效果进行拟合和统计，确定出变形镜交连值与滤波函数平滑因子的定量关系，进而建立和完善了基于滤波函数的分立变形镜波前校正预估模型。在此基础上，针对具有随机畸变波前的环状光束，对波前校正预估模型的有效性和适应性进行了验证和分析。在实际工作中，只要给定分立变形镜的驱动器间距和变形镜交连值，即可利用给出的超高斯滤波函数波前校正预估模型，从而简便而准确地预估变形镜对不同畸变波前的校正效果。

基于最小二乘法，数值分析了变形镜驱动器位置偏差与驱动器排列方式、数量及交连值等对变形镜相位拟合效果的影响。研究结果表明:对于随机产生的低频相位，在变形镜驱动器中心位置引入位置偏差后，方形排列变形镜的抗扰动能力优于三角排列方式；驱动器单元数越多，变形镜抗扰动能力也越强；交连值在一定范围增加时，变形镜的抗扰动能力随之增强。

利用61单元自适应光学系统湍流校正过程仿真模型,分析计算了变形镜的交连值、高斯指数与自适应光学系统校正能力的关系.发现当交连值的稳定性变差时,引起校正效果的波动程度与高斯指数有关.高斯指数取1.9～2.1时,波前位相差的校正效果受交连值变化的影响最大,原因是校正算法的前提为各个驱动器的影响函数是线性叠加的.