对具有迟滞补偿的单压电变形镜的闭环校正性能进行了研究。提出了基于Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型的变形镜闭环控制算法,搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,分别进行了静态像差和动态像差的闭环校正实验。实验结果表明:在静态像差的闭环校正中,迟滞消除算法比未消除算法具有更快的校正速度;对于波前像差均方根的平均值为168 nm的动态像差,校正后的残差从消除前的33 nm降低到校正后的25 nm,证明了所提算法可有效应用于压电变形镜自适应光学系统。

为了实现可控环形焦斑的整形, 提出了一套基于单压电变形镜的整形方法。首先结合波前衍射理论和随机并行梯度下降算法模拟迭代出环形焦斑整形所需的调制相位, 进而利用波前传感器探测光束的波前信息, 控制变形镜重构目标光斑对应的调制相位, 实现聚焦光斑的整形。搭建了一套基于62单元单压电变形镜的光斑整形实验平台, 采用焦平面上的CCD记录远场聚焦光斑。实验结果表明, 该方法实现了对不同直径(0.32, 0.4, 0.6 mm)和宽度(0.05, 0.08, 0.1 mm)环形焦斑的整形, 可有效应用于激光束整形。

为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力, 提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜, 单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先, 通过有限元方法对变形镜进行仿真建模, 分析比较三点、六点能动支撑对变形镜性能的影响.之后制备了三点、六点边缘驱动的变形镜样机.最后, 利用波前传感器测试了边缘执行器对低阶像差的校正能力.实验结果表明：在0~100 V电压下, 三点能动支撑与六点能动支撑变形镜均可重构大于12 μm的倾斜像差, 对应的归一化残余误差小于0.06, 六点致动对像散和三叶草像差也具有较好的校正能力, 证明边缘执行器可提高单压电变形镜的校正能力.