反射式镜面面型控制装置的制作方法

本发明涉及精密光学仪器领域，具体涉及一种反射式镜面面型控制装置。

背景技术：
变形镜，又称变形反射镜，主要运用于各种自适应光学系统之中，作为波前校正器件校正波前误差，在自适应光学系统中起着极其重要的作用，是自适应光学系统中的重要部件之一，变形镜的研究和发展关系到整个自适应光学系统的校正能力和校正精度。变形反射镜式通过改变自己表面面形来补偿波前相位畸变，可分为连续表面形和分立表面两种类型.连续表面变形镜，其优点是可以得到连续的面形，校正精度高，其缺点是面形的变形量比较小。连续表面的变形反射镜又可分为整体致动和分立致动两种。整体致动主要有双压电变形镜和薄模变形镜，其特点是当控制电压作用于某一致动单元时，整个反射镜面都将产生变形，这类变形镜主要用于与曲率波前传感器配合校正波前畸变的低阶模式部分。分立致动变形镜的一个特点是当控制电压作用于一个致动器时，只有该致动器相邻区域产生局部变形。其中致动方向平行于镜面时，致动器作用于反射镜边缘，只能用于校正离焦和像散等特定像差，因此在自适应光学系统里的应用受到了局限。致动方向垂直于镜面的连续表面变形镜可以校正各阶像差，而且能达到很高的校正精度，因此成为自适应光学系统中应用最广的一种波前校正器。国内在高调节度的可变形镜系统方面的研究较早，在1986年即建立起了第一套激光波面校正系统（详见学术报告文献，姜文汉，自适应光学技术，《中国工程院第二次院士大会学术报告汇编》，1995年7月），其调节口径是70mm*70mm.从应用上看，到目前为止，在这方面应用最成功的就是美国劳伦斯·利费莫尔国家实验室的激光核聚变系统。他们采用由Beamlet公司研制成功的400mm*400mm的可变形镜系统。该系统采用电磁制动器制动的方式，致动器采用六边形布局方式，实现了大口径（400mm*400mm）和较高调节精度的性能。其位移传递系统采用的方式是，致动器直接接触弹性簧片，弹性簧片与能动光学镜面粘连在一起。这样致动器的正向运动位移直接反应到光学镜面上，其负向位移则因弹性簧片的回复力来实现。现有的靠弹簧回复力的变形镜的结构及复杂，因需要精密加工，制造成本较高。

技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种结构简单、调节精度高的反射式镜面面型控制装置。为实现上述目的，根据本发明实施例的反射式镜面面型控制装置，包括：至少一个镜片，所述镜片在接受作用力而产生形变，形变后的面形对照射在其上的光束的波前阵面有整形作用；底座，所述底座与所述镜片相连，用于接受加热/制冷单元的能量变化而产生形变，并将形变作用在所述镜片上；至少一个所述加热/制冷单元，所述加热/制冷单元与所述底座相连，用于为所述底座的形变提供温度条件；至少一个温度探测器，所述温度探测器与所述底座相连，用于探测经加热/制冷单元传到在底座上发生的温度变化值，以便进行控制调节。在本发明的一个实施例中，所述镜片与所述底座之间为直接相连，或者通过镜柱间接相连。在本发明的一个实施例中，所述加热/制冷单元均匀分布或非均匀分布地安装在所述底座的内部或表面。在本发明的一个实施例中，所述温度探测器均匀分布或非均匀分布地安装在所述底座的内部或表面。在本发明的一个实施例中，所述镜片的厚度等于或大于或小于所述底座的厚度。在本发明的一个实施例中，所述底座中具有开槽，所述开槽用于改变所述底座的可形变调整区域。在本发明的一个实施例中，所述镜片包括多个子镜片叠加而成，和/或，所述底座包括多个子底座叠加而成。在本发明的一个实施例中，所述镜片和所述底座的线胀系数不同。在本发明的一个实施例中，所述镜片的材料为石英或玻璃。本发明结构简单，调节精度高，实时效率高，减少能耗，同时结构成本很低并可实现小体积多调节点的高效小型变形镜制作。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本发明第一实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图2为根据本发明第二实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图3为根据本发明第三实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图4为根据本发明第四实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图5为根据本发明第五实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图6为根据本发明第六实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图；图7为根据本发明第七实施例的反射式镜面面形控制装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。根据本发明实施例的反射式镜面面型控制装置，包括：至少一个镜片1，镜片1在接受作用力而产生形变，形变后的面形对照射在其上的光束的波前阵面有整形作用；底座2，底座2与镜片1相连，用于接受加热/制冷单元3的能量变化而产生形变，并将形变作用在镜片1上；至少一个加热/制冷单元3，加热/制冷单元3与底座2相连，用于为底座2的形变提供温度条件；至少一个温度探测器4，温度探测器4与底座2相连，用于探测经加热/制冷单元3传到在底座2上发生的温度变化值，以便进行控制调节。为使本领域技术人员更好地理解本发明，结合说明书附图做进一步解释。参见图1和图2，在本发明的一个实施例中，镜片1与底座2之间为直接相连，或者通过镜柱间接相连。具体地，可以将镜片1和底座2直接粘接。通过镜柱5间接粘接可以是：先将高度一致的镜柱5安装在底座2上表面，再将镜片1安装在镜柱5上表面；或者是先将镜柱5和镜片1粘贴，然后一起粘贴在底座2上表面。当底座2发生形变时通过镜柱5将形变的力传递给镜片1从而带动它产生理想的面形。参见图1和图3，在本发明的一个实施例中，加热/制冷单元3均匀分布或非均匀分布地安装在底座2的内部或表面；温度探测器4均匀分布或非均匀分布地安装在底座2的内部或表面。一般先将底座2开孔，开孔用于安放加热/制冷单元3和温度探测器4。开孔的数量和分布可以按照实际需要选择多少和位置。参见图3、图4以及图5，在本发明的一个实施例中，镜片1的厚度等于或大于或小于底座2的厚度。具体厚度的相对关系可根据实际需要选定。参见图6，在本发明的一个实施例中，底座2中具有开槽，开槽用于改变底座2的可形变调整区域。沟槽处无法和镜片直接接触，而在形变传递方面仅能传递有接触的地方传递，所以沟槽位置与大小可以按照要修正的波前阵面的分布进行挖取，以便更精确地控制变形。参见图7，在本发明的一个实施例中，镜片1包括多个子镜片叠加而成，和/或，底座2包括多个子底座叠加而成。多层叠加的结构可以实现一些复杂组合效果。在本发明的一个实施例中，镜片1和底座2的线胀系数不同。正因为线胀系数不同，才能产生形变，进行镜面面型控制。这是本发明的致动力所在。在本发明的一个实施例中，镜片1的材料为石英或玻璃。底座2则为金属或非金属。由上可知，反射式镜面面形控制装置中的镜片1是用来反射照射在其上的光束，同时通过调整镜片1平面上的高低大小分布来调整所反射光束的波前阵面。反射式镜面面形控制装置中底座2的线膨胀系数与镜片1的不同。反射式镜面面形控制装置中作用在镜片1上的动力源来自于加热/制冷单元3。加热/制冷单元3，其与底座2安装在一起。当经光束测算好的波前面形校正点分布在加热/制冷单元3阵列上，各个加热/制冷单元3产生相应的温度场分布使底座2发生形变，并将形变作用在镜片1上使其产生形变并得到理想面形；通过大面积控制加热/制冷单元3阵列温度场分布的改变，可以带动镜片1形变得到想要的面形。温度探测器4其安装在底座2上用于实时探测底座2各处的温度变化情况。本发明结构简单，调节精度高，实时效率高，减少能耗，同时结构成本很低并可实现小体积多调节点的高效小型变形镜制作。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。