[發明專利]波前相位校正裝置

有效

• 申請號: 201410085875.6
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN104914569B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 黃磊;鞏馬理;馬興坤;薛嶠;邊琪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

本發明涉及光學儀器領域，提供了三種波前相位校正裝置。針對現有技術中連續表面變形鏡陣列密度受限、波前校正效果有限且制造工藝要求高、制造成本高的問題，本發明將一個完整的多致動器致動的連續表面變形鏡分割成多個由單致動器或小數目致動器組致動的連續表面變形鏡單元，并對于不同的應用情形，提供了單點單層式、單點雙層式和多點式的波前相位校正裝置，能夠增大波前相位校正的等效致動器密度，從而優化了波前相位校正效果，簡化了連續表面變形鏡的制造工藝、降低制作成本。

技術領域

本發明涉及光學儀器領域，具體提供三種波前相位校正裝置。

背景技術

光波在介質中傳播時，其波前通常會受各種因素影響而發生相位的改變，這一現象經常會對依賴光波進行的活動造成不利影響。如在天文觀測領域，空氣的擾動改變了空氣等介質中傳播的光波波前相位，會導致天文觀測失敗。又如在高能激光領域，增益晶體及其他光學元件的熱透鏡效應會導致激光波前相位變化，降低輸出激光輸出效率和光波質量。自適應光學系統作為一種能夠實時校正光波波前相差的有效方法，在光學領域占有重要地位。自適應光學系統主要由波前傳感器、波前校正器和控制器三部分組成，其中波前校正器是該系統中的重要組成部分，起到至關重要的作用。而應用于自適應光學系統中的波前校正器中，應用最廣泛的是變形鏡。

變形鏡區別于其他光學器件的特性在于它的能動性和可控性，即它通過可控的致動器致動鏡面發生形變來校正入射光波的波前相位。變形鏡中，最常用的是反射式變形鏡，根據其鏡面形式又可分為分立表面變形鏡和連續表面變形鏡。分立表面變形鏡由大量獨立運動的小鏡面以一定方式組合成大的鏡面，這種變形鏡鏡面不連續，且每一小鏡面間存在縫隙而引起光的損耗。而相比于分立表面變形鏡，連續表面變形鏡則由致動器陣列控制完整表面，可得到連續面型，并且填充率大、精度高，但是其控制復雜且形變量小。多致動器致動的連續表面變形鏡產生的連續表面形變可校正波前畸變產生的各階相差，且能達到很高的校正精度，是一種擁有廣泛應用前景的波前校正器。

然而，這種連續表面變形鏡存在一個明顯的問題——其多致動器陣列需要有足夠小的排列間隔以保證對光波波前的校正效果，同時相鄰的致動器間會產生串擾干涉，所以其致動器陣列的排列間隔又不能夠太小。因此不僅其陣列密度受限，而且相應的控制過程復雜。這一問題限制了其波前校正效果，同時也造成了連續表面變形鏡制造工藝要求高，制造成本高的問題。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供三種波前相位校正裝置，能夠增大波前相位校正的等效致動器密度，從而優化了波前相位校正效果，簡化了連續表面變形鏡的制造工藝、降低制作成本。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種的單點雙層式波前相位校正裝置，其特征在于，該裝置包括多個連續表面變形鏡單元，每個所述連續表面變形鏡單元由一個對應的致動器致動；所述連續表面變形鏡單元排成工作表面平行相對的兩層，用于使光波在兩層連續表面變形鏡單元間依次發生反射；每個連續表面變形鏡單元用于對光波波前的一個對應局部范圍進行相位校正。

優選地，所述連續表面變形鏡單元進一步以陣列的形式排成工作表面平行相對的兩層；以光波在所述工作平面上的行進方向為行向，列間距為(n-1)(d+2x)；上層第i列與下層第i列的間距為d/2+x；其中d為同一層兩個反射點的間距，x為光波在工作平面上的行進方向上的等效致動器間距。

優選地，所述裝置還包括多個光波轉向裝置，用于使已被前一行連續表面變形鏡單元進行過波前相位校正的光波沿行向以相同入射角入射到下一行的第一個連續表面變形鏡單元上，并使得下一行與上一行中同列連續表面變形鏡單元的對應局部范圍中心點間距為光波在工作平面上行進方向垂直方向上的等效致動器間距。