腔内双压电变形镜光强分布优化

报道了把20单元双压电变形镜作为闪光氪灯泵浦的Nd:YAG激光器的腔镜,优化激光器输出光束远场强度分布的实验结果。变形镜由随机并行梯度下降算法控制,以相机采集到的激光束远场环围能量作为算法的评价指标,控制双压电变形镜的面形向远场能量分布更加集中的方向变化。结果表明:系统在20s内将远场光斑中的多个亮斑校正为单个亮斑,峰值光强与优化前相比提高了5倍;在腔镜倾斜较大时,实验系统将激光器的输出功率由0.006～0.051W提升至0.330W,验证了实验系统的有效性。

37单元双压电片变形镜板条激光光束净化

为了校正板条激光器输出光束波前像差,改善输出光束质量,提出了基于37单元双压电片变形镜的板条激光光束净化系统。采用柱面反射式单向扩束器使主振荡功率放大结构板条激光器输出光束尺寸与37单元双压电片变形镜有效口径相匹配,利用随机并行梯度下降算法控制双压电片变形镜面形,进行波前像差闭环校正,校正后光束远场归一化桶中功率提高到净化前的2～3倍。

双压电片变形镜像差校正能力

利用实测影响函数,通过数值仿真分析了有效孔径、光束入射角度对于20单元双压电片变形镜像差校正能力的影响。仿真结果表明:有效孔径为16mm时,变形镜对于各阶像差的校正能力较好;而随着光束入射到变形镜角度的增大,变形镜对于像差的校正精度与校正幅度都会出现下降,但是如果能够将入射角控制在25°以内,入射角度对变形镜的像差校正能力影响不大。

正电压边缘驱动的双压电片变形镜研制

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=1064nm);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11.1μm、9.7μm、5.7μm和4.2μm,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.

双压电片变形镜的人眼像差拟合能力分析

针对三种不同空间分辨率的双压电片变形镜(BimorphDM),采用仿真实验分析其对3～35项Zernike静态像差和实际人眼(包括疾病人眼)像差的拟合能力。实验表明,Bimorph变形镜特别适用于校正低阶像差,拟合误差小于0.15,随着空间分辨率的增加,Bimorph变形镜对Zernike像差和人眼像差的拟合能力总体表现为增强的趋势,其中,35单元的Bimorph变形镜的像差拟合能力最优,对前20项Zernike像差的拟合误差稍优于传统分立式压电变形镜。通过对Bimorph变形镜像差拟合能力的实验分析,为人眼视网膜高分辨率系统的Bimorph变形镜选型提供了分析方法,也为进一步提升Bimorph变形镜的像差校正能力奠定了研究基础。

20单元双压电片变形镜的性能测试与闭环校正实验研究

测试了20单元双压电片变形镜的影响函数、变形量-电压特性曲线、面形热稳定性和频率响应特性,并搭建基于20单元双压电片变形镜和13×13阵列哈特曼传感器的自适应光学系统,测试了该变形镜对自身初始面形和静态像差板的闭环校正效果.实验结果表明,各分立电极变形量对加载电压的平均灵敏度为0.57μm/100 V,离焦电极的灵敏度为1.09μm/100 V;各电极变形量-电压响应曲线均存在迟滞现象,滞后量在最大变形量的10%以内;在温度引起的双压电片变形镜面形变化中离焦项贡献最大,其变化对温度也最为敏感,在13℃到25℃的测试区间内,离焦项P-V值增大了1.37μm,而像散、彗差和球差项的P-V变化均小于0.15μm;该变形镜对于频率在0—3 kHz范围内的电压输入信号可以均匀、稳定的响应,谐振频率在4 kHz左右.闭环条件下,双压电片变形镜能够对自身面形和静态像差板进行有效校正,校正前后焦平面上的远场光斑质量得到显著提高,Strehl Ratio分别从0.02和0.03提高到0.95和0.54.

37单元双压电片变形镜像差校正能力实验研究

像差校正能力是衡量变形镜性能的重要指标，对自适应光学系统波前校正器件的选择有重要的参考价值。结合虚拟像差与直接斜率法控制技术，对最大通光孔径为45mm的37单元双压电片变形镜的像差校正能力进行了实验研究，并分析了通光孔径与光束入射角度对变形镜像差校正能力的影响。研究结果表明，实验所用双压电片变形镜在通光孔径为28mm时能够取得最好的像差校正效果，随着光束入射角度增加，变形镜对像差的校正精度逐渐下降。