1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 光电对抗测试与评估重点实验室, 河南 洛阳 471003
3 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
为了满足小型化自适应光学系统校正波前畸变的需求，基于系统理论分析设计了一种使用微型音圈驱动器的变形镜。使用电磁理论和有限元方法优化了微型音圈驱动器的结构参数。从热变形、共振频率、耦合系数等多个参数的角度对变形镜进行了优化。最后根据影响函数完成了波前拟合和残差计算。优化后的69单元紧凑型音圈变形镜具有大相位调制量、良好的热稳定性，第一共振频率为2220 Hz。对于PV值为1 µm的前35项泽尼克模式，紧凑型音圈变形镜的拟合残差均小于30 nm。对于复杂随机像差，紧凑型VCDM能够将波前RMS降至原来的10%以下。结果表明，与传统的音圈变形镜相比，紧凑型音圈变形镜具有更高的波前拟合精度。高性能、低成本的紧凑型音圈变形镜在视网膜成像和机载成像系统中具有良好的应用前景。
自适应光学 变形镜 音圈驱动器 多参数分析 adaptive optics deformable mirror voice coil actuator multiparameter analysis
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
3 光电对抗测试评估技术重点实验, 河南 洛阳 471003
4 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
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。
自适应光学 变形镜 音圈驱动器 交连值 adaptive optics deformable mirror voice coil actuator coupling
1 江南大学 理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
音圈变形镜具有无磁滞、响应快、调制量大等优点，在大口径光学望远镜中已经替代了传统的压电变形镜。为提高音圈变形镜驱动器的效率，本文研究了影响驱动器电磁力和效率的因素，建立了音圈驱动器的三维模型，并利用有限元分析软件对其磁体充磁方向、磁体尺寸、线圈尺寸和驱动器结构等参数进行了有限元仿真分析和优化。结果表明，本文设计的动磁式音圈驱动器输出力可达0.43 N，电机常数可达0.9,输出力和输入电流有良好的线性关系，为音圈变形设计和应用提供了理论基础。
变形镜 音圈驱动器 有限元仿真 电磁力 电机常数 deformable mirror voice coil actuator finite element analysis electromagnetic force actuator constant
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
针对7单元音圈变形镜的结构进行了设计, 对镜面进行了力学分析, 并基于有限元ANSYS软件对镜面不同材料及物理参数对最大变形量及镜面应力的影响关系进行了仿真。实验结果表明, 所设计的音圈变形镜在镜面具有优良力学特性的条件下, 基本满足了变形镜对校正量、影响函数等主要性能指标的要求。仿真结果可以为更多驱动单元数的音圈变形镜提供参考。
变形镜 音圈驱动器 光学玻璃 自适应光学 有限元分析 deformable mirror voice-coil actuator optical glass adaptive optics finite element analysis
