基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究

应用MEMS可变形反射镜进行激光光束整形技术研究。首先建立平顶光束整形的理论模型,通过近轴透镜聚焦后的光场,利用柯林斯广义衍射积分公式对高斯光束整形模拟仿真,分析不同束腰半径和发散角的高斯光束对整形成平顶光束的影响。设计基于可变形反射镜的平顶光束整形的光路实验,通过平顶光束整形的理论模型和泽尼克多项公式,得到MEMS可变形反射镜各单元的驱动电压参数,实现平顶光束整形光场分布。在基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究分析中,利用波前传感器对整形平顶光束进行光斑分析,得到基于可变形反射镜的平顶光束整形实验结果。对实验结果和理论仿真进行对比分析,得到其规律基本一致,结果较为理想。

61单元分立式压电变形反射镜的研制

由于６１单元自适应光学系统（ＡＯ）对分立式压电变形反射镜单元数（６１单元）和变形量的要求超过以往研制的变形镜，从理论分析到工艺研究采取措施，研制成功了用于系统实验的变形镜，顺利地完成了ＡＯ与跟瞄系统（ＡＴＰ）的对接，提高了ＡＴＰ的跟瞄精度。

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 30 m m× 30 mm,拥有 4 9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 .

中国科学院光电技术研究所的变形反射镜研究进展

变形反射镜是自适应光学系统的核心部件,也是开展自适应光学技术研究的首要研究对象。本文首先介绍了中国科学院光电技术研究所从事自适应光学特别是变形反射镜技术研究的历史背景,简述了光电所变形反射镜技术早期的发展脉络。然后介绍了光电所研制的变形反射镜在我国历代惯性约束聚变系统中的应用情况,也介绍了在天文光学观测领域典型的多单元变形镜技术及应用成果,随后还介绍了应用于生物医学等领域的紧凑型变形反射镜的发展情况和研究现状。最后介绍了光电所在变形反射镜技术新方向的研究情况。

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。

变形反射镜薄膜应力与元件变形有限元研究

残余应力是变形反射镜面临的一个重要问题。考虑薄膜中残余应力的起源,利用有限元软件建立了变形反射镜有限元模型。基于所建立的有限元模型,计算变形镜各部分受薄膜残余应力作用后的变形与应力分布。与试验测量结果进行对比,计算结果表明,建立的模型是合理的,薄膜产生的残余应力为张应力,氟化物薄膜产生的张应力大于ZnS薄膜产生的压应力,残余应力主要集中在变形反射镜镜面上,基本呈放射状分布,外圈驱动器受到应力较大。

基于硅微加工技术的新型变形反射镜

给出了一种基于硅微加工技术的新型变形反射镜的设计和加工方法。变形反射镜镜面主体是由一定厚度的硅膜构成,硅膜上表面溅射有一层Ti/Au,背面有一7×7阵列的台柱与之相连,台柱下方是对应的驱动电极。当给电极施加电压时,产生的静电力就会拉动台柱向下运动,从而使相应的镜面部分发生变形;通过控制通电电极的位置及电压,就可获得特定的镜面形状。在变形反射镜的加工工序中采用浅腐蚀形成键合台,采用深腐蚀加工出台柱。并采用<110>条补偿图形对台柱的凸角进行补偿,在0.2MPa气压下进行键合,最后成功研制出有效反射面积为30mm×30mm,拥有49个静电驱动单元的变形反射镜。

61单元分立式压电变形反射镜的研制

用于校正波前误差的61单元分立式压电变形反射镜是61单元自适应光学系统（AO）的关键器件之一。由于系统对单元数（61单元）和变形量（±3μm）的要求超过以往曾研制的变形镜，对研制工作带来许多困难。我们从理论分析到工艺研究采取措施，使研制的变形镜成功用于AO系统实验。

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。

分立式变形反射镜薄镜面的应力分析方法研究

推导出变形反射镜薄镜面产生变形时的应力分布计算公式，利用该公式、简化的应力公式以及有限元法分别对６１单元和３７／５５单元变形反射镜薄镜面工作时的最大应力进行了计算，对计算结果进行了比较和分析。

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Zernike模式法的变形反射镜补偿面型求解方法

针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时,补偿面型求解的复杂性,借助波前补偿原理,提出利用变形反射镜对系统Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合Zernike模式法复原波前,利用CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例,仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法,加深对自适应光学原理的认识。

MEMS变形反射镜特性测试系统研究

为了实现对MEMS变形反射镜的静态形貌、动态离面变形及谐振频率的测量,提出了一种基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统。测试中采用频闪照明技术及5步相移技术实现了对干涉相位的测量,利用空间及时间相位解缠算法恢复了反映物体真实信息的连续相位,从而得到了所需的特性参数。实验结果表明:该系统具有测量简便、自动化程度高及测量精度高等特点。

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。

微变形反射镜主要性能测试研究

微变形反射镜(MEMS-DM)是用于自适应光学中波前校正的重要元件。测试实验中对37单元微变形反射镜的光学影响函数矩阵进行了推导和全面测量,从而验证了其叠加性。由光学影响函数推导出了微变形反射镜的控制电压矩阵,利用电压矩阵校正了变形镜的初始面形。最后,对微变形镜校正波前畸变能力进行了测量和评估,得出关于优化微变形镜设计相关方面的一些结论。

一种新的Mems变形反射镜主要性能参数测试

通过对37单元Mems变形镜面形的测量得到了变形镜的电压-位移静态曲线。通过对自适应光学微变形反射镜理论研究推导和实验测试,导出了变形反射镜光学影响函数的矩阵并由此得到电压控制矩阵,从而利用控制电压校正了变形镜的初始面形,为系统波前畸变校正提供了与理论相一致的实验依据。对变形镜校正能力进行了测评,为今后全面优化设计微变形反射镜及其更完美的适应自适应光学系统的需要提供了实验数据与理论支持。

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.

分布式电极连续面型微变形反射镜力电耦合特性分析

针对基于MEMS技术制造的连续面型薄膜微变形反射镜，从薄膜理论出发对其力电耦合变形特性进行理论分析，导出了镜面变形表达式。利用该式及响应频率表达式，定量分析了镜面相关尺寸参数对变形量的关系，为变形镜的结构设计提供了可靠的理论依据。结果表明，当镜面厚度为1μm且与驱动电极间距20μm时，对控制电压不超过120V，响应频率大于50kHz的应用场合，变形镜镜面半径应在2．1～13．8mm之间进行选择。仿真结果显示，驱动电压较小时，镜面变形与驱动电压平方近似成线性关系。

利用变形反射镜和激光导星扩大校正视场

为了扩大自适应光学(AO)系统的校正视场,在主要湍流层的共轭面上设置两个变形反射镜(DM),即采用分层共轭自适应光学(MCAO)的方法。主湍流层的共轭面位置设置两个变形反射镜和激光导星可以将湍流层上不同高度位置产生的波前畸变进行分离,并使焦距非等晕性几乎完全消除。在自适应光学系统中,角度的非等晕性产生的波前误差主要取决于校正的模式数、大气介质折射率结构常数(Cn2)的分布和系统的几何尺寸。结果表明:对于孔径为3.5m的望远镜,利用两个变形反射镜能够达到3弧分的校正视场。

一种新的Mems变形反射镜结构设计的研究

给出基于变形反射镜的结构设计,提出了一种新型大有效面积的连续变形反射镜的结构,采用在反射镜面后面加小型台柱,减小反射镜面和驱动电极间的距离,从而使系统的驱动电压大大降低.并结合理论分析和ANSYS有限元模拟结果,确定了最终的结构参数.