一种变形镜

本公开涉及自适应光学，特别涉及一种变形镜。

背景技术：

1、17世纪初人类有了望远镜后，大大提高了人类对远方目标的观察能力，但开始使用望远镜不久后就发现了大气对观测的影响，当放大倍率较大时，成像光斑模糊抖动，十分影响观测分辨力，这就是大气湍流产生动态波前误差的结果，为了克服大气扰动等动态影响，获得接近系统衍射极限的分辨率，20世纪50年代美国天文学家巴布科克(h.w.babkock)首次提出了自适应光学系统架构。自适应光学系统有三个基本组成部分：波前传感器，波前控制器以及波前校正器，波前校正器的发展水平从某种意义上代表了自适应光学技术的发展水平，其工作的本质是改变入射光束的波前形状，主要通过变形镜实现。

2、随着成像系统中目标物距离不断增大，光谱范围不断提升，需要变形镜具有补偿远距离大气扰动的高幅值相位误差能力，因此需要变形镜满足更大行程和精度的要求，目前市面上变形镜行程多小于50μm，精度小于20nm。此外，受驱动电流限制，驱动器在大行程连续工作条件下，需要降低工作频率，目前市面上小尺寸的驱动器，在行程大于80μm的全行程运动情况下，工作频率低于100hz。

3、公开内容

4、本公开的主要目的是提供一种变形镜，旨在解决高频率、高幅值相位误差补偿的技术问题。

5、为实现上述目的，本公开提供一种变形镜，包括：

6、基座；

7、驱动机构，包括多个驱动柱，多个所述驱动柱呈阵列化排布于所述基座上，并且每一所述驱动柱的底部与所述基座进行紧配连接；

8、镜面，所述镜面上下表面镀有反射膜，所述镜面的下表面通过极头与所述驱动柱的顶端柔性粘接。

9、可选地，所述驱动柱包括多个位移驱动器和外壳，多个所述位移驱动器沿竖直方向叠设，所述外壳用以将多个所述位移驱动器封装成一体。

10、可选地，所叠加的所述位移驱动器的数量与目标行程相匹配，并且所述驱动柱的精度与所述位移驱动器的数量呈线性关系，所述驱动柱的精度优于所述位移驱动器全行程的1/10000。

11、可选地，所述驱动柱按阵列化等间距排布，所述驱动柱的尺寸小于10mm，所述驱动柱采用与其尺寸相对应的等效电容以满足其高频率应用需求；

12、其中，所述外壳为强预紧力弹性结构，所述外壳的材料为高强度材料，以提高驱动机构的整体刚度，从而保障所述驱动机构的高频工作。

13、可选地，所述镜面为圆形，径厚比不大于500，所述镜面材料包括单晶硅、sic、金属，所述反射膜的材料包括铝、银、金。

14、可选地，所述位移驱动器的制成材料包括层叠压电片、电致伸缩材料。

15、可选地，所述柔性粘接包括环氧胶或柔性端接，所述紧配包括黏胶粘接、螺纹装接。

16、可选地，所述极头为球形端接结构，所述极头的制成材料为与所述镜面的热膨胀系数一致的材料。

17、可选地，所述基座呈阶梯状设置，所述基座的底部设有开口。

18、可选地，所述基座的制成材料为低热膨胀系数金属材料。

19、本公开提供的变形镜，包括基座、驱动机构、镜面，驱动机构包括多个驱动柱，多个所述驱动柱呈阵列化排布于所述基座上，并且每一所述驱动柱的底部所述基座进行紧配；所述镜面上下表面镀有反射膜，所述镜面的下表面通过极头与所述驱动柱的顶端柔性粘接。本公开提供的变形镜可实现高精度的大行程低阶像差校正和小行程高阶像差校正，同时，兼具高工作频率。本公开通过优化的变形镜结构和驱动柱结构，确保变形镜在高工作频率下的大行程和高精度调控。显著提高了自适应光学系统性能，在大视场、宽光谱范围、大焦距变焦、精密成像自适应光学系统中具有显著优势。

技术实现思路

技术特征：

1.一种变形镜，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述驱动柱(13)包括多个位移驱动器和外壳，多个所述位移驱动器沿竖直方向叠设，所述外壳用以将多个所述位移驱动器封装成一体。

3.如权利要求2所述的变形镜，其特征在于，所叠加的所述位移驱动器的数量与目标行程相匹配，并且所述驱动柱的精度与所述位移驱动器的数量呈线性关系，所述驱动柱的精度优于所述位移驱动器全行程的1/10000。

4.如权利要求2所述的变形镜，其特征在于，所述驱动柱(13)按阵列化等间距排布，所述驱动柱(13)的尺寸小于10mm，所述驱动柱(13)采用与其尺寸相对应的等效电容以满足其高频率应用需求；

5.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述镜面(1)为圆形，其直径与厚度之比不大于500，所述镜面(1)材料包括单晶硅、sic、金属，所述反射膜的材料包括铝、银、金。

6.如权利要求2所述的变形镜，其特征在于，所述位移驱动器的制成材料包括包括层叠压电片、电致伸缩材料。

7.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述柔性粘接包括环氧胶或柔性端接，所述紧配包括黏胶粘接、螺纹装接。

8.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述极头(2)为球形端接结构，所述极头(2)的制成材料为与所述镜面(1)的热膨胀系数一致的材料。

9.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述基座(9)呈阶梯状设置，所述基座(9)的底部设有开口。

10.如权利要求1所述的变形镜，其特征在于，所述基座(9)的制成材料为低热膨胀系数金属材料。

技术总结
本公开提供一种变形镜，包括基座9、驱动机构、镜面1，驱动机构包括多个驱动柱13，多个所述驱动柱13呈阵列化排布于所述基座9上，并且每一所述驱动柱13的底部与所述基座9进行紧配；所述镜面1上下表面镀有反射膜，所述镜面1的下表面通过极头2与所述驱动柱13的顶端柔性粘接。本公开提供的变形镜可实现高精度的大行程低阶像差校正和小行程高阶像差校正，同时，兼具高工作频率。本公开通过优化的变形镜结构和驱动柱结构，确保变形镜在高工作频率下的大行程和高精度调控。显著提高了自适应光学系统性能，在大视场、宽光谱范围、大焦距变焦、精密成像自适应光学系统中具有显著优势。

技术研发人员：李金潮,杨晋玲
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15