RU1808159C

RU1808159C - Адаптивное биморфное зеркало

Info

Publication number: RU1808159C
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Икрамов; Алексей Валерьевич Кудряшов; Андрей Геннадиевич Сафронов; Сергей Витальевич Романов; Игорь Митрофанович Рощупкин; Александр Олегович Сулимов
Original assignee: А. В. Икрамов, А. В. Кудр шов, А. Г. Сафронов. С. В. Романов, И. М. Рощупкин и А. О. Сулимов
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1993-04-07

Abstract

Изобретение относитс к квантовой электронике, в частности к конструкци м зеркал с регулируемым профилем отражающей поверхности. Цель изобретени - повышение качества коррекции волнового фронта излучени за счет стабилизации репер- ной формы отражающей поверхности, уменьшение электромеханического гистерезиса и увеличение диапазона управл емых деформаций. Адаптивное биморфное зеркало выполнено в виде последовательно установленных отражающей пластины, охлаждаемой подложки и двух пьезоэлектрических пластин с управл ющими электродами. Управл ющие электроды пластин подключены к электронной системе управлени . Толщины пьезоэлектрических пластин, а также отражающей пластины и охлаждаемой подложки выбираютс в определенном соотношении. Зеркало может быть использовано в различных технологических комплексах дл управлени волновым фронтом лазерного излучени . 3 з.п. ф-лы, 3 ил. ел с

Description

Изобретение относитс к квантовой электронике и лазерной технике, а именно к управл емым зеркальным системам, и может быть использовано дл управлени волновым фронтом оптического излучени в технологических лазерных комплексах.

Цель изобретени - повышение качества коррекции волнового фронта излучени за счет повышени стабилизации реперной формы отражающей поверхности зеркала, уменьшение электромеханического гистерезиса и увеличение диапазона управл емых деформаций.

На фиг. 1 изображена конструкци адаптивного биморфного зеркала; на фиг. 2 - геометри расположени секционированных управл ющих электродов на поверхности пьезокерамической пластины; на фиг. 3 - ориентаци каналов дл протока хладагента , образованных на охлаждаемой подложке , относительно каналов подвода и отвода хладагента.

Зеркало состоит из подложки 1 с каналами подвода 2 и отвода 3 хладагента и структурой охлаждени вафельного типа, образованной каналами 4 на поверхности подложки, отражающей пластины 5. допол нительной пьезокерамической пластины б с двум управл ющими электродами 7 и 8. основной монолитной пьезокерамической пластины 9 с секционированными управл со

0 00

СП

Ю

СО

ющими электродами 10, подключенными к электронной системе управлени .

Адаптивное биморфное зеркало работает следующим образом.

Оптическое излучение, падающее на зеркало, предварительно анализируетс в электронной системе управлени , в которой вырабатываютс управл ющие сигналы в виде электрических напр жений, поступающие на секционированные управл ющие электроды 10 монолитной пьезокерамиче- ской пластины 9. Сплошной электрод пластины 9, общий с управл ющим электродом 8 дополнительной пьезокерамической пластины б, заземл етс . За счет обратного пьезоэлектрического эффекта монолитна пластина 9 деформируетс , а поскольку она вл етс составной частью биморфной структуры подложка 1 - пьезокерамиче- ска пластина 9, происходит деформаци и самой охлаждаемой подложки 1 и, следовательно , отражающей пластины 5. При изменении напр жени на секционированных управл ющих электродах 10 происходит изменение деформаций отражающей пластины 5. Поскольку пьезоэлектрической керамике, из которой изготовлена монолитна пластина 9, присущие вление гистерезиса , происходит запаздывание деформаций отражающей поверхности пластины 5 зеркала относительно изменени напр жени на сегментированных управл ющих электродах 10, Дл компенсации вли- ни гистерезиса пьезокерамики на деформации отражающей поверхности на управл ющий электрод 7 дополнительной пьезокерамической пластины б подаетс компенсирующее напр жение от электронной системы регулировани .

Величина деформаций отражающей пластины 5 зависит от значени напр жени на сегментированных управл ющих электродах 10, материалов пьезоэлектрических пластин 6 и 9, отражающей пластины 5 и подложки 1, а также от соотношени толщин в структуре из указанных элементов. При прочих равных услови х соотношение толщин отражающей пластины 5 hi, подложки 1 ha, дополнительной б и основной 9 пьезокерамических пластин пз и П4, соответствующее максимальному диапазону управ- л емых деформаций отражающей поверхности 5 зеркала, составл ет hi : h2 : пз : N 5 : 10 : 3 : 3. При этом диаметры d управл ющих электродов 7, 8 должны быть не меньше диаметра рабочей поверхности отражающей пластины.

Эффективность работы адаптивного би- морфного зеркала в составе оптической системы во многом определ етс

совпадением спектров пространственных частот корректируемого волнового фронта и деформаций отражающей поверхности 5 самого адаптивного биморфного зеркала. Последний полностью определ етс конфигурацией и числом сегментированных управл ющих электродов 10 основной пьезоэлектрической пластины 9. Было установлено , что наилучшему приближению

спектра пространственных частот деформаций адаптивного биморфного зеркала к пространственному спектру волнового фронта при компенсации крупномасштабных аберраций , соответствующих первым дес ти

полиномам Цернике, соответствует расположение управл ющих электродов согласно фиг. 2. Как видно из фиг. 2, среднее кольцо управл ющих электродов разбито на восемь самосто тельных сегментов 11. В этом

случае оптимальному пространственному

спектру адаптивного зеркала соответствует отношение радиусов кольцевых зон управл ющих электродов п : п : гз 5 : 9 : 10.

Волновой фронт лазерного излучени , отраженного от деформированной поверхности адаптивного биморфного зеркала, приобретает адаптивную составл ющую, за счет чего и происходит компенсаци искажений волнового фронта излучени . Стабилизаци реперной формы отражающей поверхности пластины 5, относительно которой происходит управление деформаци ми/осуществл етс , во-первых, за счет

ориентации структуры охлаждени таким образом, что каналы дл протока хладагента располагаютс под углом 45° к линии, соедин ющей каналы подвода и отвода хладагента . Такое выполнение предотвращает

возникновение застойных зон в системе охлаждени и ведет к увеличению турбулиза- ции потока хладагента, что, в свою очередь, ведет к повышению теплосьема, и, во-вторых , благодар введению дополнительной

пьезокерамической пластины, деформации которой за счет подачи на управл ющий электрод 7 специального компенсирующего потенциала от электронной системы управлени , устран ет вли ние сферической

аберрации, вызванной действием лазерного излучени . Вместе с тем компенсирующее напр жение управл ющего электрода 7 дополнительной пьезокерамической пластины 6 приводит к дополнительному увеличению диапазона управл емых деформаций адаптивного биморфного зеркала.

Адаптивное биморфное зеркало может быть использовано дл большого числа классов управл емых оптических систем, в различных лазерных технологических комплексах , при любых режимах управлени волновым фронтом излучени .

Claims

Формула изобретени 1. Адаптивное биморфное зеркало, со- держащее последовательно расположенные отражающую пластину, размещенную на поверхности подложки с каналами охлаждени , выполненными в виде канавок на поверхности подложки, сообщающихс че- рез коллекторы с каналами подвода и отвода хладоагента, и основную пьезоке- рамическую пластину, снабженную по крайней мере, трем основными управл ющими кольцевыми электродами, подключенными к электронной системе управлени , отличающеес тем, что, с целью повышени качества коррекции волнового фронта излучени за счет стабилизации реперной формы отражающей поверхности, уменьшени электромеханического гистерезиса и увеличени диапазона управл емых деформаций , между охлаждаемой подложкой и основной пьезокерамической пластиной расположена дополнительна пьезокера- мическа пластина с размещенными на ее поверхност х двум дополнительными электродами, подключенными к электронной системе управлени и выполненными в виде дисков, один из которых установлен в контакте с поверхностью охлаждаемой подложки , а другой - в контакте с поверхностью основной пьезокерамической пластины, при этом диаметры дополнительных управл ющих электродов d, толщины отражающей пластины h, охлаждаемой подвижки hr дополнительной и основной пьезоэлектрических пластин ha и Ы соответственно удовлетвор ют следующим соотношени м:

,

hi : п2:пз: h4 5: 10:3:3,

где D - диаметр рабочей поверхности отражающей пластины.
2. Зеркало по п. 1,отличающеес тем, что радиусы основных центрального, среднего и внешнего кольцевых управл ющих электродов выполнены в соотношении П : Г2 : гз 5 : 9 : 10.
3. Зеркало по пп. 1 и2,отличающе- е с тем, что основной средний кольцевой управл ющий электрод выполнен секционированным в виде восьми равномерно расположенных секторов.
4. Зеркало по пп 1 - 3, о т л и ч а ю щ е- е с тем, что каналы охлаждени на поверхности подложки ориентированы под углом 45° к линии, соедин ющей каналы подвода и отвода хладоагента.

6 В 7 6 9

Уле тг/уд // ; ct/c/ re/ a реё {//г&//р0&#&

(ре/el