[發明專利]一種激光驅動的可變形反射鏡

無效

• 申請號: 200710051951.1
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101063748A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 向東;王青玲;鄭安壽;湯型正;韓艷玲;羅中杰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種自適應光學系統的變形鏡。

背景技術

變形鏡(DMs)是自適應光學系統的關鍵部件，美國Itek公司最先開始研制變形鏡并與1973年研制成功第一塊21單元整體壓電變形鏡。80年代法國Laserdot公司研制成功52單元分立式壓電變形鏡并提供給歐洲南方天文臺使用。我國這方面起步較晚，中科院光電研究所與1986年研制成功19單元分立式壓電變形鏡并馬上應用于被譽為“神光”的核聚變光學系統，這是世界上首次將變形鏡應用于校正激光核聚變光學系統的波前誤差。可變形反射鏡作為空間光調制器，還成功地在光束凈化、光束整形、激光腔內像差校正以及通訊和遙感等多方面都得到了應用。

圖1所示是一個典型的自適應光學結構圖。此系統是使用波前傳感器2探測入射光波1前畸變，然后通過控制器向波前校正設備發出控制信號，控制可變形反射鏡鏡面的動作，使鏡面(變形鏡)3發生形變。當鏡面形變與畸變相位滿足相位共軛關系時，畸變就會被抵消掉，從而波前得到恢復，成像(CCD)4分辨率得到提高^[1]。鏡面形變的能力影響著整個自適應光學系統的性能。

然而傳統的壓電式、電磁式、液壓式等驅動方式的變形鏡，驅動電壓高，體積大，驅動電極也較少，因此鏡面形變的性能也較差。最新出現的利用靜電驅動的可變形反射鏡盡管有驅動電壓低，變形量大的優點，但是每一個單元都需要一個閉環的回路進行控制，不利于器件的微型化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種形變量大的激光驅動的可變形反射鏡。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種激光驅動的可變形反射鏡，其特征在于：它由感光底層5、支撐柱6、鏡面組成；感光底層5由光敏材料砷化鎵半導體晶片構成，光敏材料砷化鎵半導體晶片的下表面為ZnO層；鏡面由聚脂薄膜7、鋁膜8構成，聚脂薄膜7的上表面鍍有一層鋁膜8；感光底層5的上表面沉淀有柵格狀的支撐柱6，支撐柱6的上端面與鏡面的聚脂薄膜下表面相膠粘；鏡面的鋁膜8、感光底層5的ZnO層分別由導線與電壓源9相連。

所述的感光底層5的直徑為5.08cm，厚度為0.5mm。

所述的聚脂薄膜7的厚度為2μm。

所述的鋁膜8的厚度為0.4μm。

所述的柵格狀的支撐柱6的高度為5μm。

所述的柵格狀的支撐柱6為聚酰亞胺材料。

所述的鏡面含有16個形變單元。

本發明包括三個部分：以聚脂薄膜為主體做成的2.4μm厚的鏡面，支撐鏡面的5μm高柵格狀的支撐柱，以及由光敏材料砷化鎵(GaAs)構成的感光底層，同時在鏡面與感光底層之間施加偏置的高頻交流電壓。當感光底層背面被激光照亮時，GaAs中載流子的變化導致鏡面與感光底層之間電阻的重新分布，從而鏡面與感光底層之間電壓發生變化，因此在靜電力的作用下，被光照亮的區域對應的鏡面部分將會發生相應的形變，其最大形變量可以達到0.85um。

理論分析及實驗表明：在光強沒有達到飽和前，變形鏡的形變量與光強及電壓的幅值存在線性關系，與交流電壓的頻率滿足二次函數關系，因此增加光強或偏置電壓幅值都可以增加變形鏡的形變量，選擇恰當交流電壓的頻率，可以進一步提高變形鏡的形變量。

傳統的壓電式、電磁式、液壓式等驅動方式的變形鏡，驅動電壓高，體積大，驅動電極也較少，因此鏡面形變的性能也較差。最新出現的利用靜電驅動的可變形反射鏡盡管有驅動電壓低，變形量大的優點，但是每一個單元都需要一個閉環的回路進行控制，不利于器件的微型化。從解決這些問題出發，本發明提出了一種利用激光，可進行遠距離驅動的可變形反射鏡，這樣減少操作人員靠近在一些危險的環境(如高溫、輻射)。

本發明利用激光驅動的16形變單元可變形反射鏡，其最大形變量可達0.85μm，有效反射面積可達20cm²。

附圖說明

圖1是現有自適應光學系統結構圖

圖2是本發明激光驅動的可變形反射鏡的結構示意圖

圖3是本發明激光驅動的可變形反射鏡的加工工藝流程圖

圖4是工作模型圖

圖5是簡化的電路圖

圖6是變形鏡形變示意圖

圖7是GaAs的吸收率與入射光波長的關系圖

圖8是單元反射鏡面的干涉條紋圖

圖9是可變形反射鏡鏡面的維形貌圖

圖10是形變量的影響因數圖

圖中：1-入射光波，2-波前傳感器，3-鏡面，4-成像，5-感光底層，6-柵格狀的支撐柱，7-聚脂薄膜，8-鋁膜，9-電壓源，10-ZnO層。

具體實施方式