JP3070892B2 - Variable shape mirror, adaptive optics device, astronomical telescope, laser isotope separation device, and laser processing machine - Google Patents

Variable shape mirror, adaptive optics device, astronomical telescope, laser isotope separation device, and laser processing machine

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JP3070892B2
JP3070892B2 JP5209401A JP20940193A JP3070892B2 JP 3070892 B2 JP3070892 B2 JP 3070892B2 JP 5209401 A JP5209401 A JP 5209401A JP 20940193 A JP20940193 A JP 20940193A JP 3070892 B2 JP3070892 B2 JP 3070892B2
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laser
laser beam
mirror
deformable mirror
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祐治 一ノ瀬
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザビ−ムもしくは
他の光の光学的な歪を補正する補償光学装置の形状可変
鏡に関し、特に形状可変鏡のアクチュエ−タの高密度化
及びメンテナンス性の向上に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a deformable mirror of an adaptive optics device for correcting an optical distortion of a laser beam or other light, and more particularly to a high-density actuator for a deformable mirror. Improving maintainability.

【0002】[0002]

【従来の技術】補償光学装置は、光学的な歪を検出し形
状可変鏡でその歪を補正するものである。このため形状
可変鏡には、補正する光学的な歪の時間的変化に対応で
きる高速性、空間的変化に対応できるアクチュエ−タの
高密度化が要求されている。形状可変鏡の構造について
は、例えば米国特許第3904274号、第42026
05号、第4239343号、第4248504号等が
挙げられる。
2. Description of the Related Art An adaptive optics apparatus detects optical distortion and corrects the distortion with a deformable mirror. For this reason, the deformable mirror is required to have a high speed capable of coping with a temporal change of an optical distortion to be corrected and a high density of an actuator capable of coping with a spatial change. Regarding the structure of the deformable mirror, for example, US Pat. Nos. 3,904,274 and 42026.
No. 05, No. 4239343, No. 4248504 and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は形状可変鏡のアクチュエ−タの高密度化及びア
クチュエ−タ等の破損時の交換等のメンテナンス性の向
上に関しては考慮されていない。
However, the above prior art does not consider the improvement of the maintainability such as the high density of the actuator of the deformable mirror and the replacement of the actuator when the actuator or the like is damaged.

【0004】本発明の目的は、形状可変鏡の上記課題を
解決するアクチュエータを提供すると共に、この形状可
変鏡を用いた補償光学装置、その補償光学装置を適用す
ることにより性能を向上させることのできるレ−ザ発振
器、レ−ザ加工機、レ−ザ同位体分離装置、天体望遠
鏡、その他の光学装置等を提供することにある。
An object of the present invention is to provide actuators for solving the above problems of the deformable mirror, the adaptive optical device using the variable shape mirror, to improve performance by applying the adaptive optical device It is an object of the present invention to provide a laser oscillator, a laser processing machine, a laser isotope separation device, an astronomical telescope, other optical devices, and the like, which can be used.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は次のようにし
て達成される。即ち、複数個の積層型圧電素子を1次元
あるいは2次元的に平板上に配列し、その後に積層型圧
電素子間及び周囲を絶縁材で被覆した圧電素子アレイを
複数個用いてミラ−に取付る。この構造は、被覆部を共
有化することができるために実装密度を高めることがで
きる。また圧電素子アレイ毎に取外し可能に鏡筒に取付
ける。この機構は、圧電素子毎の機構よりスペ−ス的に
容易であり高密度化が可能である。さらに圧電素子アレ
イとミラ−の接続を磁石あるいは温度により接着力が変
化する接着剤を使用して結合する。これにより、交換時
の作業性を容易にする。
The above object is achieved as follows. That is, a plurality of stacked piezoelectric elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on a flat plate, and then mounted on a mirror by using a plurality of piezoelectric element arrays in which the space between and around the stacked piezoelectric elements is covered with an insulating material. You. This structure can increase the mounting density because the covering portion can be shared. In addition, each of the piezoelectric element arrays is detachably attached to the lens barrel. This mechanism is easier in terms of space than the mechanism for each piezoelectric element, and can achieve higher density. Further, the connection between the piezoelectric element array and the mirror is connected using a magnet or an adhesive whose adhesive force changes depending on the temperature. Thereby, workability at the time of replacement is facilitated.

【0006】[0006]

【作用】形状可変鏡の基本構造は、光を反射するミラ−
面にその凹凸を変えるためのアクチュエ−タを2次元的
に複数個取付たものである。アクチュエ−タとしては、
印加電圧に比例して変位する圧電素子を、複数枚積層
し、それぞれを電気的に並列に接続した積層型圧電素子
が用いられ、応答性の点で優れている。積層型圧電素子
は、積層された圧電素子及び電極間に絶縁材による被覆
が施され、絶縁破壊を防ぐことができる。積層型圧電素
子は、素子そのものの断面積を小さくする他、上述の被
覆部分を薄くすることにより実装密度を高めることがで
きる。また形状可変鏡の構成は、積層型圧電素子及びミ
ラ−が容易に取外せる機構にし、メンテナンス性が向上
する。
The basic structure of a deformable mirror is a mirror that reflects light.
A plurality of two-dimensionally attached actuators for changing the unevenness are provided on the surface. As an actuator,
A laminated piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric elements displaced in proportion to an applied voltage are stacked and each of which is electrically connected in parallel is used, and is excellent in responsiveness. The laminated piezoelectric element is covered with an insulating material between the laminated piezoelectric element and the electrode, so that dielectric breakdown can be prevented. In the multilayer piezoelectric element, the mounting density can be increased by reducing the cross-sectional area of the element itself and reducing the thickness of the above-mentioned covering portion. Further, the configuration of the deformable mirror is a mechanism in which the laminated piezoelectric element and the mirror can be easily removed, thereby improving maintainability.

【0007】[0007]

【実施例】図1、図2を用いて本発明形状可変鏡の一実
施例を説明する。図1には本発明の一実施例である形状
可変鏡の構造を示し、(a)がその上面図、(b)が側
面図である。6は積層型圧電素子1を台座の平板上に複
数個一列に並べた構造の圧電素子アレイ、9は積層型圧
電素子1毎に上端に取付られたピン、8は圧電素子アレ
イ6を鏡筒7に固定するネジ、10はプレ−ト、11は
ピン9に取付けられたミラ−である。図2には本発明の
一実施例である圧電素子アレイの構造を示し、(a)が
上面図、(b)が側面図である。1の積層型圧電素子は
複数枚の圧電素子を積層し、各圧電素子を電気的に並列
にして外部電極2に接続する。各積層型圧電素子1は台
座3に固定され、素子1間及び周囲を絶縁材4により充
填被覆され、一体構造に成る。5は各外部電極2から導
出したリ−ド線である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the deformable mirror according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show a structure of a deformable mirror according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a side view. Reference numeral 6 denotes a piezoelectric element array having a structure in which a plurality of stacked piezoelectric elements 1 are arranged in a row on a pedestal flat plate, 9 denotes a pin mounted on the upper end of each stacked piezoelectric element 1, and 8 denotes a piezoelectric element array which is a lens barrel. A screw fixed to 7 is a plate, and 11 is a mirror attached to the pin 9. 2A and 2B show the structure of a piezoelectric element array according to one embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a side view. In one stacked piezoelectric element, a plurality of piezoelectric elements are stacked, and each piezoelectric element is electrically connected in parallel to the external electrode 2. Each laminated piezoelectric element 1 is fixed to a pedestal 3 and the space between and around the elements 1 is filled and covered with an insulating material 4 to form an integrated structure. 5 is a lead wire derived from each external electrode 2.

【0008】まず図2に示す圧電素子アレイの組立構造
について詳細に説明する。外部電極2とリ−ド線5を取
付た積層型圧電素子1を、各々台座3の平板上に複数個
等間隔で一列に取付ける。その後、各積層型圧電素子1
の間及び周囲を絶縁材4で充填し、被覆する。このよう
に構成することによって、従来の各々絶縁材で被覆され
た積層型圧電素子1を台座上に個々に取付るのに対し、
本発明の構造では各積層型圧電素子1間の絶縁材4を共
有化できるので、それだけ薄くできるため、台座3上の
積層型圧電素子1の実装密度を高めることができる。絶
縁材4の被覆層の厚さは約0.8mm程度でよい。
First, the assembly structure of the piezoelectric element array shown in FIG. 2 will be described in detail. A plurality of the laminated piezoelectric elements 1 to which the external electrodes 2 and the lead wires 5 are mounted are mounted on the flat plate of the pedestal 3 in a row at equal intervals. After that, each laminated piezoelectric element 1
The space between and around is filled with an insulating material 4 and covered. With this configuration, the conventional laminated piezoelectric elements 1 each covered with an insulating material are individually mounted on a pedestal.
In the structure of the present invention, the insulating material 4 between the laminated piezoelectric elements 1 can be shared, so that the thickness can be reduced accordingly, and the mounting density of the laminated piezoelectric elements 1 on the pedestal 3 can be increased. The thickness of the coating layer of the insulating material 4 may be about 0.8 mm.

【0009】次に上述した圧電素子アレイ6を用いた形
状可変鏡の組立構造を図1を用いて詳細に説明する。圧
電素子アレイ6の各積層型圧電素子1毎にその変位をミ
ラ−11に伝えるピン9を取付け、圧電素子アレイ6の
台座3の両端部にネジ穴を設け、鏡筒7にネジ8でネジ
止めする。このようにして複数の圧電素子アレイ6を鏡
筒7に等間隔でネジ止めする。このとき各圧電素子アレ
イ6の取付間隔dは、形状可変鏡の反射角をθ、圧電素
子アレイ6の各積層型圧電素子1の取付間隔をpとすれ
ば、下記式で求まる値にすれば良い。 d=p/cosθ d;圧電素子アレイ6の取付間隔 p;積層型圧電素子1の取付間隔 θ;形状可変鏡の反射角 このようにすれば、補正しようとするレ−ザビ−ムある
いは光波に対してx、y両方向に対し同一の空間分解能
で制御できる形状可変鏡を作ることができる。
Next, an assembling structure of a deformable mirror using the above-described piezoelectric element array 6 will be described in detail with reference to FIG. A pin 9 for transmitting the displacement to the mirror 11 is attached to each laminated piezoelectric element 1 of the piezoelectric element array 6, screw holes are provided at both ends of the pedestal 3 of the piezoelectric element array 6, and the lens barrel 7 is screwed with a screw 8. Stop it. In this way, the plurality of piezoelectric element arrays 6 are screwed to the lens barrel 7 at regular intervals. At this time, the mounting interval d of each piezoelectric element array 6 is set to a value obtained by the following equation, assuming that the reflection angle of the deformable mirror is θ and the mounting interval of each laminated piezoelectric element 1 of the piezoelectric element array 6 is p. good. d = p / cos θ d: mounting interval of the piezoelectric element array 6 p: mounting interval of the laminated piezoelectric element 1 θ: reflection angle of the deformable mirror In this way, the laser beam or light wave to be corrected can be obtained. On the other hand, a deformable mirror that can be controlled with the same spatial resolution in both the x and y directions can be produced.

【0010】また、鏡筒7に全ての圧電素子アレイ6を
取付けた段階で、ピン9の配置に合わせて穴が空けられ
たプレ−ト10を挿入する。そして全てのピン9とプレ
−ト10の基準面からの高さが同一となるように研磨す
る。このようなプレ−ト10を設けたことにより各ピン
9の高さを揃える研磨が可能となり、またこの研磨によ
り組立時に生じた高さのバラツキを抑えることができ
る。好ましくは、組立後の精度を5μ位にする。
At the stage when all the piezoelectric element arrays 6 are mounted on the lens barrel 7, a plate 10 having holes formed therein is inserted in accordance with the arrangement of the pins 9. Then, all the pins 9 and the plate 10 are polished so as to have the same height from the reference plane. By providing such a plate 10, it is possible to perform polishing in which the heights of the respective pins 9 are made uniform, and it is possible to suppress variations in height caused during assembly due to the polishing. Preferably, the accuracy after assembly is on the order of 5μ.

【0011】各ピン9を研磨した後、プレート10を取
外し、ピン9とミラ−11を接着剤にて接続する。この
時使用する接着剤に温度により接着力が変化するものを
使用すれば、ピン9からミラ−11を比較的に容易に取
外すことができる。すなわち接着剤が80℃以上で接着
力が低下する熱可塑性の接着剤を使用するとすれば、通
常、室温(20℃)ではピン9とミラー11は強い接着
力により接続され、形状可変鏡の使用には支障がなく、
圧電素子アレイ6が破損し交換が必要な場合は、接着剤
を加熱し温度を80℃以上にすれば他の圧電素子アレイ
6に不要な力を加えずにミラ−11を取外せる。
After polishing the pins 9, the plate 10 is removed, and the pins 9 and the mirror 11 are connected with an adhesive. If the adhesive used at this time has an adhesive force that changes depending on the temperature, the mirror 11 can be relatively easily removed from the pin 9. That is, if a thermoplastic adhesive whose adhesive strength is reduced at 80 ° C. or higher is used, the pin 9 and the mirror 11 are usually connected with a strong adhesive at room temperature (20 ° C.), and the use of a deformable mirror Has no trouble,
When the piezoelectric element array 6 is damaged and needs to be replaced, the mirror 11 can be removed without applying unnecessary force to the other piezoelectric element arrays 6 by heating the adhesive to a temperature of 80 ° C. or higher.

【0012】上述の実施例では温度により接着力が変化
する接着剤によるピン9とミラ−11の接続法について
述べたが、ピン9とミラ−11の一方あるいは両方を磁
力の強い材質で作れば、磁力によりピン9とミラ−11
を接続でき、磁力以上の力で双方を引き離せば取外せ
る。このように、鏡筒7と圧電素子アレイ6及び圧電素
子アレイ6とミラ−11が取外し可能な構造にしたた
め、ミラ−11及び圧電素子アレイ6の破損時の交換が
容易となり、メンテナンス性の高い形状可変鏡を提供す
ることができる。
In the above embodiment, the method of connecting the pin 9 and the mirror 11 with an adhesive whose adhesive force changes with temperature has been described. However, if one or both of the pin 9 and the mirror 11 are made of a material having a strong magnetic force, , Pin 9 and mirror 11 by magnetic force
Can be connected and detached by pulling them apart with a force greater than the magnetic force. In this way, the lens barrel 7 and the piezoelectric element array 6 and the piezoelectric element array 6 and the mirror 11 are configured to be detachable, so that the mirror 11 and the piezoelectric element array 6 can be easily replaced at the time of breakage, and the maintenance performance is high. A deformable mirror can be provided.

【0013】次に図3を用いて本発明の他の実施例であ
る圧電素子アレイについて説明する。図3の(a)は上
面図、(b)は側面図で、台座3の上に積層型圧電素子
1を2次元的に配置し、各積層型圧電素子1の間及び周
囲を絶縁材4で充填し被覆する。各積層型圧電素子1を
駆動するためのリ−ド線5は台座3の中を通し、さらに
圧電素子アレイ61を固定するために設けたネジ部12
の中を通して外部へ引き出す。このような構造にすれ
ば、絶縁材4の部分を狭くできるため積層型圧電素子1
の実装密度を高めることができ、取付構造のネジ部12
により圧電素子アレイ61を取付けることができる。
Next, a piezoelectric element array according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A is a top view, and FIG. 3B is a side view, in which the laminated piezoelectric elements 1 are two-dimensionally arranged on the pedestal 3, and an insulating material 4 is provided between and around each laminated piezoelectric element 1. Fill and cover with. A lead wire 5 for driving each laminated piezoelectric element 1 passes through the pedestal 3, and a screw portion 12 provided for fixing a piezoelectric element array 61.
Pull out through the inside. With such a structure, the portion of the insulating material 4 can be narrowed, so that the multilayer piezoelectric element 1
The mounting density of the mounting structure can be increased.
Thus, the piezoelectric element array 61 can be attached.

【0014】図4に図3で説明した圧電素子アレイ61
を用いて構成した形状可変鏡の断面構造を示す。各圧電
素子アレイ61をそのネジ部12を用いて鏡筒7に、ナ
ット13で取付けるものである。その他の構造は図1及
び図2の実施例と同様である。このように積層型圧電素
子1を2次元的に配列した圧電素子アレイ61を複数個
用いた形状可変鏡の構造とすることで、ミラ−及び圧電
素子の破損時の交換が容易となり、メンテナンス性の高
い形状可変鏡を提供することができる。またリ−ド線5
を台座3のネジ部12の中を通して圧電素子アレイ61
の外部に導く構造にすることにより、圧電素子アレイ6
1を複数個配列して作る形状可変鏡の組立作業性を向上
できる。
FIG. 4 shows the piezoelectric element array 61 described with reference to FIG.
1 shows a cross-sectional structure of a deformable mirror constituted by using FIG. Each of the piezoelectric element arrays 61 is attached to the lens barrel 7 with the nut 13 using the screw portion 12. Other structures are the same as those of the embodiment of FIGS. In this way, by adopting a structure of a deformable mirror using a plurality of piezoelectric element arrays 61 in which the stacked piezoelectric elements 1 are two-dimensionally arranged, replacement of the mirror and the piezoelectric element when it is damaged becomes easy, and maintenance is easy. And a deformable mirror having a high height can be provided. Also, lead wire 5
Of the piezoelectric element array 61
The piezoelectric element array 6
The workability of assembling a deformable mirror made by arranging a plurality of 1s can be improved.

【0015】以上本発明の一実施例である圧電素子アレ
イ及び形状可変鏡について説明した。次にこれらを用い
た本発明の他の実施例である補償光学装置及び補償光学
装置をいろいろな光学装置に適用した応用例について説
明する。
The piezoelectric element array and the deformable mirror according to one embodiment of the present invention have been described above. Next, an adaptive optical device according to another embodiment of the present invention and an application example in which the adaptive optical device is applied to various optical devices will be described.

【0016】図5に本発明の一実施例である補償光学装
置を示す。図5において、14はレ−ザビ−ム、15は
レ−ザ波面、16はビ−ムスプリッタ−、17は形状可
変鏡、18は波面検出器、19は制御装置、20は補償
光学装置である。補償光学装置20に入力されたレ−ザ
ビ−ム14は、ビ−ムスプリッタ−16により一方は波
面検出器18へ、他方は形状可変鏡17へ入力される。
波面検出器18では、レ−ザビ−ム14のレ−ザ波面1
5を検出する。レ−ザ波面15の検出方式としては、ハ
ルトマン方式、シェアリング干渉方式、マルチヂィザ−
方式等があり、どの方式を用いても検出可能である。
FIG. 5 shows an adaptive optics apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 14 denotes a laser beam, 15 denotes a laser wavefront, 16 denotes a beam splitter, 17 denotes a deformable mirror, 18 denotes a wavefront detector, 19 denotes a control device, and 20 denotes an adaptive optical device. is there. One of the laser beams 14 input to the adaptive optics device 20 is input to the wavefront detector 18 and the other to the deformable mirror 17 by the beam splitter 16.
In the wavefront detector 18, the laser wavefront 1 of the laser beam 14 is used.
5 is detected. The detection method of the laser wavefront 15 includes a Hartmann method, a sharing interference method, and a multi-dithering method.
There are methods and the like, and detection is possible using any method.

【0017】波面検出器18で検出したレ−ザ波面15
より、制御装置19ではレ−ザ波面15の歪を補正する
ため、検出信号に応じて形状可変鏡17の各積層型圧電
素子1の駆動量を決定し、形状可変鏡17へその指令値
を与える。形状可変鏡17は制御装置19の指令により
その形状が変化するため、形状可変鏡17から反射され
るレ−ザビ−ム14aのレ−ザ波面15aの歪を補正す
ることができる。これによれば、上述したように形状可
変鏡17の各積層型圧電素子1の実装密度を高めること
ができるために、空間分解能及び補償効率の高い補償光
学装置を提供することができ、さらにメンテナンス性の
高い形状可変鏡17を利用していることからメンテナン
ス性の高い補償光学装置を提供することができる。
The laser wavefront 15 detected by the wavefront detector 18
In order to correct the distortion of the laser wavefront 15, the controller 19 determines the driving amount of each of the stacked piezoelectric elements 1 of the deformable mirror 17 according to the detection signal, and sends the command value to the deformable mirror 17. give. Since the shape of the deformable mirror 17 changes according to a command from the control device 19, the distortion of the laser wavefront 15a of the laser beam 14a reflected from the deformable mirror 17 can be corrected. According to this, as described above, since the mounting density of each laminated piezoelectric element 1 of the deformable mirror 17 can be increased, it is possible to provide an adaptive optics device with high spatial resolution and high compensation efficiency, and further maintenance. Since the deformable mirror 17 having high maintainability is used, an adaptive optics device having high maintainability can be provided.

【0018】また、この補償光学装置20は、レ−ザ及
び光の波面歪を精密に補正できるため、いろいろな光学
装置に適用してその波面歪による性能の劣化を抑えるこ
とができる。以下、この補償光学装置を応用したいろい
ろな光学装置について説明する。
Further, since the adaptive optical device 20 can precisely correct the wavefront distortion of the laser and the light, it can be applied to various optical devices to suppress the deterioration of the performance due to the wavefront distortion. Hereinafter, various optical devices to which the adaptive optics device is applied will be described.

【0019】図6は本発明の一実施例である上記補償光
学装置20を天体望遠鏡22に適用した実施例の構成図
を示す。図において、観測する天体21からの観測波2
4を天体望遠鏡22で集光し、レンズ23を介して補償
光学装置20に入力する。補償光学装置20では上述し
たように観測波24の波面歪を検出しそれを補正できる
ため、補償光学装置20から出力される観測波24aは
波面歪は無く、これをレンズ23aを介して観測装置2
5で観測すれば、角度分解能を向上させることができ
る。地球上に設置される天体望遠鏡22では、観測波2
4の波面が大気中で歪むために、回折限界より2桁近く
悪い角度分解能しか得られないが、上記の補償光学装置
20を適用することにより、回折限界に近い角度分解能
を得ることができる。
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the adaptive optics apparatus 20 according to an embodiment of the present invention is applied to an astronomical telescope 22. In the figure, the observation wave 2 from the celestial body 21 to be observed
4 is condensed by the astronomical telescope 22 and input to the adaptive optics device 20 via the lens 23. Since the adaptive optics device 20 can detect and correct the wavefront distortion of the observation wave 24 as described above, the observational wave 24a output from the adaptive optics device 20 has no wavefront distortion, and this is transmitted through the lens 23a to the observation device 24a. 2
If the observation is made at 5, the angular resolution can be improved. In the astronomical telescope 22 installed on the earth, the observation wave 2
Since the wavefront of No. 4 is distorted in the atmosphere, only an angular resolution nearly two orders of magnitude worse than the diffraction limit can be obtained. However, by applying the adaptive optics device 20, the angular resolution close to the diffraction limit can be obtained.

【0020】図7は、レ−ザ同位体分離装置の基本的構
成を示す。分離する同位体を含んだ物質を容器28の中
に入れ加熱して気化させる。これにより蒸気30となっ
た物質に対し、分離したい同位体のみをイオン化させる
ための特定の波長を持つレ−ザビ−ムを照射する。レー
ザ照射によりイオン化した同位体は、回収電極31に付
着させて抽出することができる。レ−ザ発振器26から
出力されるレ−ザビ−ム27を効率良く蒸気30に照射
するために、折返しミラ−29を複数個用いて蒸気30
を広い領域にわたり照射する。このときレ−ザビ−ム2
7が蒸気中を伝搬中に波面歪が生じ、レ−ザビ−ム27
が拡散したり曲がったりして伝搬させることができなく
なる問題が発生する。これを解決するためには、補償光
学装置をレ−ザ同位体分離装置32に適用すれば良い。
補償光学装置の適用を図8に示す。
FIG. 7 shows the basic structure of the laser isotope separation apparatus. The substance containing the isotope to be separated is put into the container 28 and heated to evaporate. As a result, the substance which has become the vapor 30 is irradiated with a laser beam having a specific wavelength for ionizing only the isotope to be separated. The isotope ionized by the laser irradiation can be attached to the recovery electrode 31 and extracted. In order to efficiently irradiate the laser beam 27 output from the laser oscillator 26 to the steam 30, the steam 30 is formed by using a plurality of folded mirrors 29.
Is irradiated over a wide area. At this time, laser beam 2
Wavefront distortion occurs when the laser beam 7 propagates through the vapor, and the laser beam 27
However, there arises a problem that the data cannot be propagated due to diffusion or bending. In order to solve this, an adaptive optics device may be applied to the laser isotope separation device 32.
FIG. 8 shows an application of the adaptive optics device.

【0021】図8のレ−ザ同位体分離装置32におい
て、レ−ザ発振器26から出力されるレ−ザビ−ム27
は形状可変鏡17aで反射され、ビ−ムスプリッタ−1
6aをかいして一方は形状可変鏡17bへ、他方は波面
検出器18aへ入力される。波面検出器18aで検出さ
れた波面歪により制御装置19aで形状可変鏡17aの
指令値を決定し、波面歪を補正する。以下同様の動作
で、形状可変鏡17bにより波面歪を補正することによ
り、レ−ザビ−ム27を形状可変鏡17a,17bとビ
ームスプリッター16a、16b間の蒸気中で拡散や曲
がりがなく伝搬させることが可能となる。なお、図8の
実施例では、レ−ザビ−ム27は形状可変鏡17a,1
7bとビ−ムスプリッタ−16a,16bのみで折り返
しているが、図7に示したように途中に折返しミラ−2
9を用いて折り返し、その間に補償光学装置を挿入して
も問題は無い。
In the laser isotope separation device 32 shown in FIG. 8, a laser beam 27 output from a laser oscillator 26 is provided.
Is reflected by the deformable mirror 17a, and the beam splitter-1
One is input to the deformable mirror 17b and the other is input to the wavefront detector 18a through the 6a. Based on the wavefront distortion detected by the wavefront detector 18a, the controller 19a determines the command value of the deformable mirror 17a to correct the wavefront distortion. In the same operation, the wavefront distortion is corrected by the deformable mirror 17b, so that the laser beam 27 propagates in the vapor between the deformable mirrors 17a and 17b and the beam splitters 16a and 16b without diffusion or bending. It becomes possible. In the embodiment shown in FIG. 8, the laser beam 27 is a deformable mirror 17a, 1
7b and the beam splitters 16a and 16b alone, but as shown in FIG.
There is no problem even if the adaptive optics device is inserted during the turn-back with the use of the adaptive optics 9.

【0022】図9は、本発明の一実施例である上記補償
光学装置20をレーザ加工機38に適用した実施例の構
成図である。レーザ発振器33の出力するレーザビーム
34をビームスプリッタ16により直角反射して補償光
学装置20を構成する形状可変鏡17に入力させ、ビー
ムスプリッタ16で分けられたビームを波面検出器18
で検出し、この検出波面により制御装置19でレーザ波
面の歪を補正するよう形状可変鏡17の指令制御する。
形状可変鏡17により歪を補正されたレーザビーム34
aは集光レンズ35で微細のスポットに集光されて加工
テーブル37上に固定された被加工物36に照射され、
ビームの高エネルギ密度の衝撃により被加工物36に穿
孔、切断、溶接、表面改質等の加工を行なう。集光レン
ズ35によって集光したビームは補償光学装置20によ
って波面歪を補正されており、真円度の高いビームスポ
ットが得られ、これによりエネルギーを一点に集中させ
て加工効率、加工精度を高め、高性能加工機が得られ
る。
FIG. 9 is a block diagram of an embodiment in which the adaptive optics apparatus 20 according to one embodiment of the present invention is applied to a laser beam machine 38. The laser beam 34 output from the laser oscillator 33 is reflected at right angles by the beam splitter 16 and input to the variable shape mirror 17 constituting the adaptive optics device 20, and the beam split by the beam splitter 16 is converted into a wavefront detector 18.
The controller 19 controls the shape of the deformable mirror 17 so as to correct the distortion of the laser wavefront by the detected wavefront.
Laser beam 34 whose distortion has been corrected by deformable mirror 17
“a” is condensed into a fine spot by a condenser lens 35 and is irradiated on a workpiece 36 fixed on a processing table 37,
Processing such as drilling, cutting, welding, and surface modification is performed on the workpiece 36 by the high energy density impact of the beam. The beam condensed by the condenser lens 35 is corrected for wavefront distortion by the adaptive optics device 20, so that a beam spot having a high roundness is obtained, thereby concentrating energy at one point and improving processing efficiency and processing accuracy. , A high-performance processing machine can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上の如く本発明の圧電素子アレイによ
れば、複数の積層型圧電素子を台座に取付けた後に素子
間及び周囲を絶縁材で充填した構造のため、積層型圧電
素子の実装密度を高めことができる。
As described above, according to the piezoelectric element array of the present invention, since a plurality of laminated piezoelectric elements are mounted on the pedestal and then filled with an insulating material between and around the elements, the mounting of the laminated piezoelectric elements is achieved. Density can be increased.

【0024】また、本発明の形状可変鏡によれば、上記
複数の圧電素子アレイを個々に取外し可能な構造に設け
たことによって空間分解能とメンテナンス性の高い形状
可変鏡を提供できる。
According to the deformable mirror of the present invention, the plurality of piezoelectric element arrays are provided in a structure that can be individually removed, so that a deformable mirror having high spatial resolution and high maintainability can be provided.

【0025】また、本発明のレ−ザあるいは光波の波面
歪を補正する補償光学装置によれば、上記の空間分解能
とメンテナンス性の高い形状可変鏡を利用しているため
に、補償効率と信頼性が高く且つメンテナンス性の高い
装置を提供できる。
Further, according to the laser or the adaptive optics apparatus for correcting the wavefront distortion of the light wave according to the present invention, since the above-mentioned deformable mirror having high spatial resolution and high maintainability is used, the compensation efficiency and the reliability are improved. It is possible to provide a device having high maintainability and high maintainability.

【0026】また、本発明によれば、天体望遠鏡に上記
補償効率と信頼性の高い補償光学装置を適用して、分解
能の高い天体望遠鏡を提供でき、またレーザ加工機に補
償光学装置を適用して、真円度の高いレーザビームによ
り加工効率、加工精度を高めた高性能加工機の提供がで
きる。
According to the present invention, an astronomical telescope can be provided with a high-resolution astronomical telescope by applying the above-described compensation optical device having high compensation efficiency and high reliability to an astronomical telescope. Thus, a high-performance processing machine can be provided in which processing efficiency and processing accuracy are enhanced by a laser beam having a high roundness.

【0027】また、レ−ザ同位体分離装置に補償効率と
信頼性の高い補償光学装置を適用して、レ−ザの照射効
率の高いレ−ザ同位体分離装置を提供できる等各種光学
装置の信頼性を高めることができる。
Various optical devices such as a laser isotope separation device which can provide a laser isotope separation device with high laser irradiation efficiency by applying a highly efficient compensation optical device to the laser isotope separation device. Reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例形状可変鏡の構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of a deformable mirror according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例圧電素子アレイの構造図であ
る。
FIG. 2 is a structural view of a piezoelectric element array according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例圧電素子アレイの構造図で
ある。
FIG. 3 is a structural view of a piezoelectric element array according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例形状可変鏡の構造図であ
る。
FIG. 4 is a structural view of a deformable mirror according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例補償光学装置の構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram of an adaptive optics device according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例天体望遠鏡の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an astronomical telescope according to an embodiment of the present invention.

【図7】レ−ザ同位体分離装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a laser isotope separation device.

【図8】本発明の一実施例レ−ザ同位体分離装置の構成
図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a laser isotope separation apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例レ−ザ加工機の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a laser processing machine according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…積層型圧電素子、2…外部電極、3…台座、4…絶
縁材、5…リ−ド線、6,61…圧電素子アレイ、7…
鏡筒、8…ネジ、9…ピン、10…プレ−ト、11…ミ
ラ−、12…ネジ部、13…ナット、14,14a…レ
−ザビ−ム、15,15a…レ−ザ波面、16,16
a,16b…ビ−ムスプリッタ−、17,17a,17
b…形状可変鏡、18,18a,18b…波面検出器、
19,19a,19b…制御装置、20…補償光学装
置、21…天体、22…天体望遠鏡、23,23a…レ
ンズ、24,24a…観測波、25…観測装置、26…
レ−ザ発振器、27…レ−ザビ−ム、28…容器、29
…折返しミラ−、30…蒸気、31…回収電極、32…
レ−ザ同位体分離装置、33…レーザ発振器、34,3
4a…レーザビーム、35…集束レンズ、36…被加工
物、37…加工テーブル、38…レーザ加工機。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated piezoelectric element, 2 ... External electrode, 3 ... Pedestal, 4 ... Insulating material, 5 ... Lead wire, 6, 61 ... Piezoelectric element array, 7 ...
Lens barrel, 8 screws, 9 pins, 10 plates, 11 mirrors, 12 screw portions, 13 nuts, 14 and 14a laser beam, 15 and 15a laser wavefront, 16,16
a, 16b ... beam splitters, 17, 17a, 17
b: deformable mirror, 18, 18a, 18b: wavefront detector,
19, 19a, 19b: control device, 20: adaptive optical device, 21: astronomical object, 22: astronomical telescope, 23, 23a: lens, 24, 24a: observation wave, 25: observation device, 26 ...
Laser oscillator, 27 ... Laser beam, 28 ... Container, 29
... Folded mirror, 30 ... Steam, 31 ... Recovery electrode, 32 ...
Laser isotope separator, 33 laser oscillator, 34, 3
4a: laser beam, 35: focusing lens, 36: workpiece, 37: processing table, 38: laser processing machine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/08 G01J 1/04 G02B 23/12 G02B 26/00 H01S 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 41/08 G01J 1/04 G02B 23/12 G02B 26/00 H01S 3/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザビームもしくは光の波面を変える
ことのできる形状可変鏡において、圧電材料とその両側
に導電材を正負の電極として取付けた圧電素子を複数枚
積層し各圧電素子を電気的に並列に接続した積層型圧電
素子の複数個を平板上に1次元的に配列し該配列した積
層型圧電素子間及び周囲を絶縁材で充填し被覆して成る
圧電素子アレイと、該圧電素子アレイの各積層型圧電素
子毎に取付けたピンと、該ピンを取付けた圧電素子アレ
イの複数個を形状可変鏡に入射されるレーザビームもし
くは光の角度に対応した間隔で取外し可能に取付けた鏡
筒と、上記各ピン取外し可能に結合したミラーとを設
けて成ることを特徴とする形状可変鏡。
1. A laser beam or deformable mirror capable of changing the wavefront of the light, a piezoelectric material and both sides
Multiple piezoelectric elements with conductive material attached as positive and negative electrodes
Stacked piezoelectric with stacked piezoelectric elements electrically connected in parallel
A plurality of elements are arranged one-dimensionally on a flat plate, and
Piezoelectric element array formed by filling and covering between and around layered piezoelectric elements with an insulating material, pins attached to each laminated piezoelectric element of the piezoelectric element array, and piezoelectric element array attached with the pins removably mounting the lens barrel with a laser beam or an interval corresponding to the angle of the light is incident a plurality in the deformable mirror, and characterized in that it comprises providing a mirror that removably coupled to the respective pin Variable shape mirror.
【請求項2】 レーザビームもしくは光の波面を変える
ことのできる形状可変鏡において、圧電材料とその両側
に導電材を正負の電極として取付けた圧電素子を複数枚
積層し各圧電素子を電気的に並列に接続した積層型圧電
素子の複数個を平板上に2次元的に配列し該配列した積
層型圧電素子間及び周囲を絶縁材で充填し被覆して成る
圧電素子アレイと、該圧電素子アレイの各積層型圧電素
子毎に取付けたピンと、該ピンを取付けた圧電素子アレ
イの複数個を取外し可能に取付けた鏡筒と、上記各ピン
取外し可能に結合したミラーとを設けて成ることを特
徴とする形状可変鏡。
2. A deformable mirror capable of changing a wavefront of a laser beam or light, comprising: a piezoelectric material;
Multiple piezoelectric elements with conductive material attached as positive and negative electrodes
Stacked piezoelectric with stacked piezoelectric elements electrically connected in parallel
A plurality of elements are two-dimensionally arranged on a flat plate, and
Piezoelectric element array formed by filling and covering between and around layered piezoelectric elements with an insulating material, pins attached to each laminated piezoelectric element of the piezoelectric element array, and piezoelectric element array attached with the pins The lens barrel detachably mounted and the above pins
A deformable mirror characterized by comprising a mirror detachably coupled to the mirror.
【請求項3】 上記ピンを取付けた圧電素子アレイの複
数個をネジ山を用いて鏡筒取付けて成ることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の形状可変鏡。
3. A deformable mirror according to claim 1 or claim 2, characterized by comprising attached a plurality of piezoelectric element arrays with attached the pin to the barrel with a screw thread.
【請求項4】 レーザビームもしくは光の波面歪を検出
する波面検出器とその検出値から制御量を決定する制御
装置及び形状可変鏡からなる補償光学装置において、請
求項、請求項、及び請求項のいずれかに記載の形
状可変鏡を設けたことを特徴とする補償光学装置。
4. A wavefront detector and the controller and the adaptive optical device comprising a deformable mirror to determine the control amount from the detected value detected wavefront distortion of a laser beam or light, according to claim 1, claim 2, and, adaptive optical apparatus characterized in that a deformable mirror according to claim 3.
【請求項5】 観測波を観測装置に入力して観測する天
体望遠鏡において、上記観測装置に入力する前の観測波
を入力する請求項記載の補償光学装置を設け、該補償
光学装置によって歪の無い観測波に補正した後に上記観
測装置に入力するようにしたことを特徴とする天体望遠
鏡。
5. A telescope for observing enter the observation wave in the observation device, an adaptive optical device according to claim 4 for inputting the previous observation wave input to the observation apparatus provided, the distortion by the adaptive optical device An astronomical telescope, wherein the observation wave is corrected and input to the observation device.
【請求項6】 物質の中に含まれる同位体元素を取り出
すためにレーザ発振器から出力されたレーザビームを折
返し反射させながら上記物質を気化した蒸気に繰り返し
照射するようにしたレーザ同位体分離装置において、上
記レーザビームの折返し反射位置に請求項、請求項
、及び請求項のいずれかに記載の形状可変鏡とビー
ムスプリッターの複数個を交互に設け、上記各ビームス
プリッターにより分けられたレーザビームの波面歪を検
出する各波面検出器を設け、且つ該各波面検出器の検出
値より上記各形状可変鏡を制御する各制御装置を設けた
ことを特徴とするレーザ同位体分離装置。
6. A laser isotope separation apparatus in which a laser beam output from a laser oscillator is repeatedly reflected and radiated onto a vaporized vapor of the substance while the laser beam is repeatedly reflected in order to extract an isotope element contained in the substance. 2. The method according to claim 1 , wherein the laser beam is reflected at a return position.
2 , and a plurality of the deformable mirrors and the beam splitters according to any one of claims 3 are alternately provided, and each wavefront detector for detecting a wavefront distortion of the laser beam divided by each of the beam splitters is provided; and A laser isotope separation apparatus comprising: a control unit that controls each of the deformable mirrors based on a detection value of each of the wavefront detectors.
【請求項7】 レーザ発振器からのレーザビームをレン
ズにより集光して被加工物に照射し加工するレーザ加工
機において、上記集光レンズに入力する前のレーザビー
ムを入力する請求項記載の補償光学装置を設け、該補
償光学装置によって歪の無いレーザビームに補正した後
に上記集光レンズに入力するようにしたことを特徴とす
るレーザ加工機。
7. A laser processing machine for irradiating a workpiece machined with a laser beam focused by the lens of the laser oscillator of claim 4 wherein the input laser beam prior to input to the condenser lens A laser processing machine comprising an adaptive optics device, wherein the laser beam is corrected into a laser beam without distortion by the adaptive optics device, and then input to the condenser lens.
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