[發明專利]一種提高分立式微變形鏡填充因子的方法

有效

• 申請號: 201410103225.X
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103837981A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 汪為民;周崇喜;李國俊;王強;邱傳凱;岳衢
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B26/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;顧煒

技術領域

本發明屬于自適應光學技術領域，特別涉及一種提高分立式微變形鏡填充因子的方法。

背景技術

在自適應光學領域，分立式微變形鏡具有體積小、功耗低、響應速度快、可批量化生產、與集成電路兼容性好等優點，因而在自適應光學系統中倍受青睞。同時分立式微變形鏡還可作為反射式相位型空間光調制器應用于光學信息處理等領域。

填充因子是分立式微變形鏡的一項重要指標，也叫填充比、開口率等，代表微變形鏡每個單元上可反射光的有效光學面積占整個單元面積的比值，填充因子小于1會導致每個單元上無用面積不能反射入射光造成光能利用率降低，并會對入射光造成衍射。由于制作條件的限制，分立式微變形鏡的填充因子一般較低，且與分立式微變形鏡的表面光學質量、行程等其它技術指標因為對微變形鏡的設計及加工具有互相矛盾的需求而彼此制約。

目前為了提高分立式微變形鏡的填充因子最常見的方法是提高制作工藝水平、采用先進的加工設備，這會造成增加成本、降低可靠性及成品率、延長器件研發時間等問題。除此之外，1998年美國的Victor?M.Bright等人（Optics?Letters,1998.23(8):645-647）采用了另一種方法，參照圖1，將一個微透鏡陣列放置在分立式微變形鏡前面，分立式微變形鏡位于微透鏡陣列的焦面位置，入射光經過微透鏡陣列后分割成二維的光束陣列，聚焦到分立式微變形鏡表面，聚焦之后光斑尺寸很小，就可降低對分立式微變形鏡填充因子的要求，將分立式微變形鏡的填充因子提高到微透鏡陣列的填充因子大小。然而，由于分立式微變形鏡進行校正時每個單元會沿光軸方向運動，如圖1中單元a，沿光軸方向移動后位置不再處于微透鏡陣列的焦面上，由其反射回的光學波前不再為理想平面波，導致產生離焦像差，降低了系統性能；另外，為了提高校正效果目前商品化的分立式微變形鏡每個單元均具有平移和傾斜等三個自由度，因而通過對個別單元的傾斜變形還可校正局部孔徑內的入射波前傾斜像差，但是增加了微透鏡陣列后由于分立式微變形鏡每個單元均位于微透鏡陣列的焦面上，因而校正單元的傾斜運動不再能夠產生校正效果，參照圖2，單元a所在的位置的局部入射光具有一定的傾斜，然而無論單元a做怎樣的傾斜變形，反射光均沿原入射光方向返回，無法對該傾斜加以校正。以上兩個因素最終使分立式微變形鏡的應用范圍受到很大限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對以上現有技術的不足，提供了一種利用微縮束鏡陣列提高分立式微變形鏡填充因子的方法，該方法可將分立式微變形鏡的填充因子提高到接近100%，并且不引入額外的像差。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種提高分立式微變形鏡填充因子的方法，其特征在于：包括一個微縮束鏡陣列和一個分立式微變形鏡，微縮束鏡陣列和分立式微變形鏡具有相同的單元間距，入射光經過微縮束鏡陣列之后被分割并縮束，形成一個光斑陣列，陣列中單個光斑的口徑與微縮束鏡陣列單個單元口徑的比值即微縮束鏡陣列的縮束比；該光斑陣列再入射到分立式微變形鏡表面，陣列中每個光斑均投射到分立式微變形鏡的相應單元，分立式微變形鏡的各單元根據入射光像差進行相應的校正變形，使光斑陣列反射回去重新通過微縮束鏡陣列從而擴束合成，實現了像差校正。入射光由于被微縮束鏡陣列縮束而可匹配于分立式微變形鏡的單元口徑，整個系統的填充因子從分立式微變形鏡的填充因子提高到了微縮束鏡陣列的填充因子。

所述的微縮束鏡陣列，是由兩個焦點重合的微透鏡陣列組成，且兩個微透鏡陣列具有相同的單元間距，微縮束鏡陣列的縮束比即兩個微透鏡陣列的焦距之比，微縮束鏡陣列的填充因子即第一個微透鏡陣列的填充因子。

所述的第二個微透鏡陣列，可以是微凸透鏡陣列，也可以是微凹透鏡陣列。

所述的兩個焦點重合的微透鏡陣列，可以是折射型，也可以是衍射型。

所述的兩個焦點重合的微透鏡陣列，可以是單獨的兩個器件，也可以是將兩個微透鏡陣列加工在同一塊基底的兩個表面，形成一個單獨的、完整的微縮束鏡陣列。

本發明與現有技術相比所具有的優點：通過加入微縮束鏡陣列提高了分立式微變形鏡的填充因子，且穿過微縮束鏡陣列之后的光束陣列均為平行光，從而在分立式微變形鏡工作時不會引入離焦像差，并能實現對局部傾斜像差的校正。

附圖說明

圖1是現有技術提高分立式微變形鏡填充因子的方法的示意圖；

圖2是現有技術通過單個單元傾斜變形無法校正入射光的傾斜像差示意圖；

圖3是本發明提高分立式微變形鏡填充因子的方法的示意圖；

圖4是本發明校正入射光的平移像差時不引入離焦像差的示意圖；