CN103323945A - 一种透射反射式波前阵面控制装置 - Google Patents

一种透射反射式波前阵面控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103323945A
CN103323945A CN2013102396598A CN201310239659A CN103323945A CN 103323945 A CN103323945 A CN 103323945A CN 2013102396598 A CN2013102396598 A CN 2013102396598A CN 201310239659 A CN201310239659 A CN 201310239659A CN 103323945 A CN103323945 A CN 103323945A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control device
front control
transflective
eyeglass
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013102396598A
Other languages
English (en)
Inventor
黄磊
巩马理
闫平
柳强
薛峤
冯泽心
康少男
闫海波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN2013102396598A priority Critical patent/CN103323945A/zh
Publication of CN103323945A publication Critical patent/CN103323945A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

本发明涉及自适应光学领域，具体是一种透射反射式波前阵面控制装置，其包括由上至下依次设置的变形镜片、底座和动力件，所述变形镜片在与所述底座接触一侧表面上设有反射膜；所述动力件通过温度调节使所述底座发生形变而带动所述变形镜片的目标区域发生形变，同时使所述变形镜片的目标区域的折射率改变。本发明通过改变变形镜片目标区域内的膨胀厚度和折射率，从而使待校正光束发生光程改变，改变了待校正光束的波前阵面。本发明对待校正的调节能够达到较高精度，且该透射反射式波前阵面控制装置的调节结构简单，提高了调节精度和校正能力；响应速度快，降低能耗节约成本。

Description

一种透射反射式波前阵面控制装置
技术领域
本发明涉及自适应光学领域，具体是一种透射反射式波前阵面控制装置。
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（由大气引起的波面误差由一个可变形的镜面进行实时校正的光学技术）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。
但是，现有的波前阵面的校正和控制装置，在自适应光学系统中，对于波前阵面的调节能力有限，并且调节精度达不到要求。
为了解决以上问题，本发明做了有益改进。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种透射反射式波前阵面控制装置，该控制装置可改变能动光学的变形镜片面形和改变区域折射率，并且能够达到较高的调节精度，有利于提高变形镜装置的校正能力。
（二）技术方案
本发明是通过以下技术方案实现的：一种透射反射式波前阵面控制装置，包括由上至下依次设置的变形镜片、底座和动力件，所述变形镜片在与所述底座接触一侧表面上设有反射膜；所述动力件通过温度调节使所述底座发生形变而带动所述变形镜片的目标区域发生形变，同时使所述变形镜片的目标区域的折射率改变。
其中，所述变形镜片的材质与所述底座的材质的线膨胀系数不同。
进一步，所述变形镜片的上表面设置有增透膜。
再进一步，所述增透膜通过蒸镀的方式设置在所述变形镜片上。
其中，所述反射膜通过蒸镀的方式设置在所述变形镜片上。
其中，所述动力件包括多个加热和/或制冷单元，所述多个加热和/或制冷单元设置在所述底座上。
进一步，所述多个加热和/或制冷单元设置在所述底座的下表面或安装在所述底座内部。
优选的，所述多个加热和/或制冷单元均匀分布在所述底座上。
其中，所述动力件包括调制光源，所述调制光源发射出光强分布不均的光束对所述底座的下表面进行光照。
优选的，所述变形镜片采用多层镜片叠加结构。
（三）有益效果
与现有技术和产品相比，本发明有如下优点：
1、本发明通过动力件的温度调节使所述底座发生形变而带动所述变形镜片的目标区域发生形变，同时使所述变形镜片的目标区域的折射率改变，从而达到改变变形镜片目标区域内的膨胀厚度和折射率；这两种改变叠加使通过变形镜片上的目标区域的待校正光束发生光程改变，从而改变了待校正光束的波前阵面。可见，本发明对入射光束的调节能够达到较高精度，且该透射反射式波前阵面控制装置的调节结构简单，并提高了调节精度和校正能力。
2、本发明响应速度快，降低能耗节约成本。
附图说明
图1是本发明的透射反射式波前阵面控制装置的结构示意图一；
图2是本发明的透射反射式波前阵面控制装置的结构示意图二；
图3是本发明的透射反射式波前阵面控制装置的光程示意图。
附图中，各标号所代表的组件列表如下：
10、变形镜片；20、底座；30、增透膜；40、反射膜；50、加热和/或制冷单元；60、调制光源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种应用在自适应光学技术中的透射反射式波前阵面控制装置，其包括由上至下依次设置的变形镜片10、底座20和动力件，所述变形镜片10在与所述底座20接触一侧表面上设有反射膜40；反射膜40可通过蒸镀的方式设置在所述变形镜片10上；所述动力件通过对温度调节使所述底座20发生形变而带动所述变形镜片10的目标区域发生形变，同时使所述变形镜片10的目标区域的折射率改变。当待校正光束射入变形镜片10，并经反射膜40反射后再射出变形镜片。通过光学相位检测装置即可检测出待校正光束的相位情况。此时，如需要调整待校正光束的波前阵面，可调整动力件，从而对变形镜片目标区域的面形发生变化，同时使目标区域的温度场发生变化而改变目标区域的光折射率，从而对待校正光束的波前阵面进行了校正。
其中，变形镜片可选用石英、玻璃等材料加工制成，且可以采用多层镜片叠加结构，有利于提高波前阵面的校正效果；底座可采用多种固体材料加工制成，变形镜片和底座材料的线膨胀系数不同。
进一步，所述变形镜片的上表面设置有增透膜30。可优选采用蒸镀的方式在所述变形镜片10上蒸镀增透膜30，该增透膜30用来增加待校正光束的透过率并减少变形镜片在上表面反射损耗。
其中，所述动力件包括多个加热和/或制冷单元50。将加热和/或制冷单元50安装在底座20下表面，分布位置优选采用均布式，也可以采用非均布式。所述多个加热和/或制冷单元50设置在所述底座20的下表面；或者，所述多个加热和/或制冷单元50安装在所述底座20内部。变形镜片10上表面蒸镀有增透膜30，下表面蒸镀有高反射膜40，再将镀好膜的变形镜片10和底座20安装在一起，镀有反射膜40的一面和底座20安装在一起。使用时经计算好温度分布的区域和大小，将加热和/或制冷单元50相应分布的点进行温度调节，此时底座20发生形变带动变形镜片10发生形变，加热和/或制冷单元50各点位置上方的变形镜片10发生相应区域的折射率改变。待整形光束射入增透膜30第一次穿过变形镜片照射在反射膜40上被反射，穿过变形镜片最后通过增透膜30。待校正光束在这个射入与反射的过程中，通过被改变面形和折射率后的变形镜片10进行了波前阵面的校正。
本实施还提供另一种动力件结构。如图2所示，所述动力件包括调制光源60，所述调制光源60发射出光强分布不均的光束对所述底座20的下表面进行光照。在校正光束波前阵面时，通过调制光源60发射的光束照射底座20下表面从而使底座20发生形变，形变的大小和区域分布与照射光的大小和区域分布有关。照射后的底座20使变形镜片10因温度场的变化而发生折射率变化。待校正光束射入增透膜30第一次穿过变形镜片10照射在反射膜40上被反射，穿过变形镜片10，最后通过增透膜30。待校正光束在这个射入与反射的过程中，通过被改变面形和折射率的变形镜片10进行了波前阵面的校正。
对于变形镜片而言，温度T会导致底座20长度L变化和变形镜片分区域的折射率n变化，当待校正光束进入变形镜片再反射出来后光程S发生变化。
如图3所示，入射光1和入射光2射入已发生形变的变形镜片，入射光1被变形镜片反射后为反射光1＇；入射光1和反射光1＇上标注若干个节点A、B、C、D、A’、B’、C’，该光束的总光程S1=n1*LAB+n2*LBC+n3*LCD+n4*LDC’+n5*LC’B’+n6*LB’A’。
入射光2被变形镜片反射后为反射光2＇，该光束的总光程为S2，在入射光2和反射光2＇上标注若干个节点E、G、E、G、H、E’、F’、G’，S2=n7*LEF+n8*LFG+n9*LGH+n10*LHE’+n11*LE’F’+n12*LF’G’。
因温度场分布对应的折射率变化不等且面形的变化量不等，所以S1≠S2导致波前阵面发生变化。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，包括由上至下依次设置的变形镜片、底座和动力件，所述变形镜片在与所述底座接触一侧表面上设有反射膜；所述动力件通过温度调节使所述底座发生形变而带动所述变形镜片的目标区域发生形变，同时使所述变形镜片的目标区域的折射率改变。
2.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述变形镜片的材质与所述底座的材质的线膨胀系数不同。
3.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述变形镜片的上表面设置有增透膜。
4.根据权利要求3所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述增透膜通过蒸镀的方式设置在所述变形镜片上。
5.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述反射膜通过蒸镀的方式设置在所述变形镜片上。
6.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述动力件包括多个加热和/或制冷单元，所述多个加热和/或制冷单元设置在所述底座上。
7.根据权利要求6所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述多个加热和/或制冷单元设置在所述底座的下表面或安装在所述底座内部。
8.根据权利要求6所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述多个加热和/或制冷单元均匀分布在所述底座上。
9.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述动力件包括调制光源，所述调制光源发射出光强分布不均的光束对所述底座的下表面进行光照。
10.根据权利要求1所述的透射反射式波前阵面控制装置，其特征在于，所述变形镜片采用多层镜片叠加结构。
CN2013102396598A 2013-06-17 2013-06-17 一种透射反射式波前阵面控制装置 Pending CN103323945A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102396598A CN103323945A (zh) 2013-06-17 2013-06-17 一种透射反射式波前阵面控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102396598A CN103323945A (zh) 2013-06-17 2013-06-17 一种透射反射式波前阵面控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103323945A true CN103323945A (zh) 2013-09-25

Family

ID=49192784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013102396598A Pending CN103323945A (zh) 2013-06-17 2013-06-17 一种透射反射式波前阵面控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103323945A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969823A (zh) * 2014-05-05 2014-08-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学系统波前主动补偿装置
CN108513668A (zh) * 2016-12-29 2018-09-07 华为技术有限公司 图片处理方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301969A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 可変形ミラー装置
CN101776833A (zh) * 2010-02-08 2010-07-14 南开大学 主动式光控可调谐任意波长光延迟器
NL2004753C2 (en) * 2010-05-20 2011-11-22 Univ Eindhoven Tech Mirror system and lithographic projection device comprising such a mirror system.
CN102957085A (zh) * 2012-11-19 2013-03-06 中国电子科技集团公司第十一研究所 用于激光光束波前校正的光学装置及波前校正方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301969A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 可変形ミラー装置
CN101776833A (zh) * 2010-02-08 2010-07-14 南开大学 主动式光控可调谐任意波长光延迟器
NL2004753C2 (en) * 2010-05-20 2011-11-22 Univ Eindhoven Tech Mirror system and lithographic projection device comprising such a mirror system.
CN102957085A (zh) * 2012-11-19 2013-03-06 中国电子科技集团公司第十一研究所 用于激光光束波前校正的光学装置及波前校正方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B CANUEL ETC.: "Wavefront aberration compensation with a thermally deformable mirror", 《IOPSCIENCE》, 2 April 2012 (2012-04-02) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969823A (zh) * 2014-05-05 2014-08-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学系统波前主动补偿装置
CN108513668A (zh) * 2016-12-29 2018-09-07 华为技术有限公司 图片处理方法和装置
CN108513668B (zh) * 2016-12-29 2020-09-08 华为技术有限公司 图片处理方法和装置
US11055829B2 (en) 2016-12-29 2021-07-06 Huawei Technologies Co., Ltd. Picture processing method and apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103293662A (zh) 反射式镜面面型控制装置
US5229883A (en) Hybrid binary optics collimation fill optics
CN103069310B (zh) 表面结构、菲涅尔透镜和用于制造表面结构的工具
CN1987546A (zh) 一种利用变形镜实现光束自动整形的装置
CN101772696A (zh) 波面像差测量装置及方法、以及波面像差调整方法
KR101714005B1 (ko) 광학 소자 및 이를 포함하는 노광 장치
CN110488420B (zh) 基于全介质超表面的多焦点光纤透镜
KR20010089517A (ko) 광학주사장치
CN107436437B (zh) 基于可调谐液晶变折射率的激光主动探测装置
CN217982038U (zh) 基于超透镜的单目结构光发射模组及结构光系统
US20130010929A1 (en) Reflective surface shape controllable mirror device, and method for manufacturing reflective surface shape controllable mirror
CN112817157A (zh) 一种新型平顶光束发生装置
CN103323945A (zh) 一种透射反射式波前阵面控制装置
CN104716215A (zh) 一种二次聚光器
CN109683306B (zh) 一种用于克服热透镜效应的波前控制方法
CN103364944B (zh) 边界温度控制阵列型波前控制装置及其制造方法
CN109669225A (zh) 矩阵光学系统、聚光系统和复眼透镜
CN102279473B (zh) 星模拟器光学系统
CN204612671U (zh) 一种光学薄膜元件热变形的检测光路
CN108224367B (zh) 光源切换装置以及显示装置
CN103323944B (zh) 一种调制光束波前控制装置
CN114415427B (zh) 一种液晶偏振光栅制备光路及制备方法
CN112162427B (zh) 一种初始态为va态的液晶偏振光栅
CN111029906B (zh) 一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置
CN209198689U (zh) 矩阵光学系统、聚光系统和复眼透镜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130925