基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为30mm×30mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜.测试得到的镜面变形-电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性.     

星载自适应光学系统新型可变形反射镜的研究

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法。从静电驱动的角度阐述此种反射镜的结构设计原理,并对具体加工中的腐蚀和键合工艺进行了详细讨论。成功制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。     

可变形反射镜的研究进展及应用

介绍了国内外几种技术比较成熟的可变形反射镜的工作原理,分析了它们的优缺点.针对作者设计、研制的两种可变形反射镜及相关成果进行了评述.利用自主研发的测试系统,对可变形反射镜的特性进行了测试,并且预测了可变形反射镜的发展方向.     

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义.本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础.     

基于MEMS工艺的压电驱动的可变形反射微镜

可变形反射镜作为自适应光学系统的核心部件,通过与微电子机械系统(MEMS)技术的结合向微型化、集成化的方向发展.基于压电材料的逆压电效应,设计并制备了一种压电驱动的可变形反射微镜,可通过电信号的控制实现微镜的驱动控制.设计的可变形反射微镜由硅镜片、锆钛酸铅(PZT)驱动器和玻璃基板三部分结构组成.利用有限元仿真软件对硅...     

带透明电极可变形反射镜的研制

提出了基于微电子机械系统（MEMS）技术的一种新型的带透明电极的可变形反射镜。给出了透明电极、超薄镜面和驱动电极的制作工艺及其工作特性。静态测试结果表明,带透明电极的可变形反射镜驱动电压低,最大变形量可达19μm,有效反射面积可达200mm^2,能很好地改善整个自适应系统的性能。     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

用作空间光调制器的压电可弯曲变形反射镜

可弯曲反射镜的背面与多个小压电晶体执行元件相连。用这种反射镜可用于光计算机中的空间光调制器。这种反射镜在天文望远镜观测中可补偿大气畸变。在天文观测中要求可以控制波前的变化。与压电晶体方法及以前研制的自适应光学的可变形反射镜相比,多执行元件反射镜重量轻、响应速度快,需要的电压低,大量的执行元件可精确的控制面形。 图1是典型的单晶硅反射镜片和压电晶     

同步辐射加速器反射镜的加工与检测

用于同步辐射聚焦的金属反射镜,在形状和表面粗糙度方面必须满足很高的要求,为加工这种反射镜,采用单晶金刚石刀具高精密车铣加工.有的反射镜的几何尺寸超出车床的工作范围.这时,可用铣削加工使其轮廓近似理想的精度.反射镜几何形状的检测,用的是高精密坐标测量仪.     

913单元变形镜性能测试与分析

为了满足自适应光学系统校正高阶像差和在低温环境下正常使用的要求,研制了一块913单元的分立式连续表面变形镜。利用?300mm口径Veeco干涉仪对变形镜的部分静态性能进行了面形影响函数测量、面形展平测试和Zernike像差拟合测试,并利用4-D动态干涉仪测量了变形镜从20℃~-10℃的面形。结果表明,913单元分立式连续表面变形镜各驱动点的最大变形量为±3.5μm,相邻驱动器之间的交连值为9.3%;展平后的镜面面形波峰波谷值为66.0nm,均方根值为5.0nm;913单元变形镜对Zernike多项式的拟合能力达到了设计要求;变形镜的低温镜面变形不影响系统的正常使用。该913单元变形镜能够满足自适应光学系统的实际使用要求。     

变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟

利用有限元分析软件数值模拟了固体激光器系统中由单晶硅（Silicon）、石英（Silica）与超低膨胀玻璃（ULE）等不同材料制作的变形反射镜受激光辐照下的热畸变特性。计算结果表明:当入射激光功率密度为0.225 kW/cm2,激光照射时间为10 s,镜面反射率为99.9%时,三种材料的变形镜的最大温升分别为0.804、6.751与7.122℃,最大热变形分别为0.049 3、0.034 8与0.005 m,相比之下,单晶硅温升较小,超低膨胀玻璃（ULE）的变形与应力最小,ULE是未来比较理想的镜面材料。最后,对变形镜在长脉冲激光辐照下也进行了计算与分析。     

腔镜位置变形镜波前补偿与实验研究

在多程放大系统中,激光一般要经过腔反射镜两次,将变形镜置于腔反射镜位置能够有效提高其校正量.在某些多程放大系统设计过程中,为了降低输出端激光的像差,采用了90°旋转的"U"型反转器和变口径技术,激光两次经过腔反射镜的位置和坐标关系都发生了变化.采用数学的方法对这种情况下腔反射镜位置的面形解存在性进行了证明,并在带有90°旋转"U"型反转器的星光-拍瓦(XG-PW)装置上对腔反射镜位置大口径变形镜的应用进行了实验验证.理论和实验研究结果为后续大型激光装置的自适应光学波前补偿方案设计提供了依据.     

A large stroke magnetic fluid deformable mirror for focus control

A liquid deformable mirror, which can provide a large stroke deflection more than 100 µm, is proposed for focus control. The deformable mirror utilizes the concept of magnetic fluid deformation shaped with electromagnetic fields to achieve concave or convex surface and to change the optical focus depth of the mirrors. The free surface of the magnetic fluid is coated with a thin layer of metal-liquid-like film (MELLF) prepared from densely packed silver nanoparticles to enhance the reflectance of the deformable mirror. The experimental results on the fabricated prototype magnetic fluid deformable mirror (MFDM) show that the desired concave/convex surface shape can be controlled precisely with a closed-loop adaptive optical system.     

利用内腔变形反射镜补偿激光器畸变的研究

固体激光器中,增益介质由于热沉积产生的热畸变严重影响了激光器的稳定性和输出功率以及光束质量。为了补偿激光器腔内畸变,采用了一种利用变形反射镜作为内腔反射镜的方法,运用静电力作用于变形薄膜反射镜,来改变谐振腔的结构。从外部引入一束参考光通过激光腔,利用波前探测器可测得腔内畸变对参考光的影响,并利用变形反射镜校正此畸变。实验结果表明,该方法能对腔内畸变进行有效的补偿,提高激光器的输出功率及光束质量。     

基于在线最小二乘支持向量机的变形镜建模与控制

为消除变形镜的建模误差，提出了基于在线最小二乘支持向量机的变形镜建模方法。首先，分析了温度和驱动器非线性等因素对变形镜响应矩阵的影响；然后，介绍了最小二乘支持向量机及在线更新的原理，并将其引入97单元变形镜的集成仿真模型。根据变形镜不断更新的运行数据，最小二乘支持向量机进行在线训练和模型更新，构建当前状态变形镜的等效模型，并输出下一时刻的电压预报值。仿真结果表明:基于在线最小二乘支持向量机的变形镜建模方法摆脱了固定模型的约束，具有自适应更新的特点，稳健性好，控制电压预测精度高，有利于提高自适应光学系统的控制精度。     

基于MEMS技术的分立式微变形镜校正能力研究

针对基于微型机电系统技术的分立式微变形镜,从镜面面形特点出发分析了方形和蜂窝形阵列变形镜适配能力,并利用ZEMAX软件建立畸变波前和变形镜模型,仿真分析两种分立式微变形镜的校正能力.研究表明在近似子单元数情况下,蜂窝形阵列微变形镜对畸变波前的校正能力更好.     

128 × 128 deformable mirror device

The deformable mirror device (DMD) is anX-Yarray of deformable mirror elements addressed by an underlying array of MOS transistors. Applications include optical information processing and projection displays. The architecture, operation, and experimental results are presented for a 128 × 128 DMD.     

惯性约束聚变驱动装置中焦斑整形的自适应光学方法

针对惯性约束聚变(ICF)驱动装置,提出一种新的焦斑整形方法:基于衍射叠加原理,采用自适应光学(AO)技术调整近场相位来实现对远场焦斑形态的控制。以一种新型的变形镜模型——压电薄膜变形镜(PFDM)为例,对AO技术用于焦斑整形的可行性进行了模拟研究。结果表明,在制作工艺允许的范围内,当变形镜的空间分辨率达到一定程度时,便可利用AO技术实现良好的焦斑整形效果,而且能够保证焦斑较好的均匀性。进一步研究结果表明,该方法对波前畸变的容忍度要优于传统方法。     

横向压电驱动变形镜的迟滞特性及其闭环校正

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%。