SU1599824A1

SU1599824A1 - Thin-film deformable mirror

Info

Publication number: SU1599824A1
Application number: SU884468524A
Authority: SU
Inventors: Саулюс Юлевич Шержентас; Олег Владимирович Нырков; Казимерас Миколович Рагульскис; Лютаурас Казимерович Рагульскис
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-10-15

Abstract

Изобретение относитс к оптической технике, а именно к отражател м, и может быть использовано в системах адаптивной оптики. Целью изобретени вл етс упрощение конструкции зеркала за счет упрощени привода. В деформируемом зеркале, содержащем цилиндрическую оправку 1, на торце которой закреплена тонкопленочна мембрана 2 с отражающим слоем 3, привод дл управлени формой отражающей поверхности и источник питани , привод выполнен в виде тонкопленочных пьезоэлементов, нанесенных на провод щий слой, с обратной стороны мембраны между которыми размещен диэлектрический слой, а на противоположной от мембраны стороне пьезоэлементов нанесена провод ща металлизированна пленка 4. На поверхности диэлектрического сло размещены провод щие дорожки, соедин ющие металлизированную пленку 4 пьезоэлементов с соответствующими дополнительно введенными контактными площадками, размещенными по периметру мембраны 2. При этом источник питани подключен к контактным площадкам и провод щему слою с обратной стороны мембраны 2. Кроме того, толщина пьезоэлементов равна толщине диэлектрического сло , а их жесткость больше жесткости мембраны 2 и провод щего сло с ее обратной стороны и равна или меньше жесткости диэлектрического сло . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to optical technology, namely to reflectors, and can be used in systems of adaptive optics. The aim of the invention is to simplify the construction of the mirror by simplifying the drive. In a deformable mirror containing a cylindrical mandrel 1, on the end of which a thin film membrane 2 with a reflective layer 3 is fixed, an actuator for controlling the shape of a reflective surface and a power source, the actuator is made in the form of thin film piezoelectric elements on the back side of the membrane between which a dielectric layer is placed, and a conductive metallized film is deposited on the side of the piezoelectric elements opposite to the membrane 4. Conductive tracks are placed on the surface of the dielectric layer connecting the metallized film of 4 piezoelements with corresponding additionally introduced contact pads placed along the perimeter of the membrane 2. At the same time, the power source is connected to the contact pads and the conductive layer on the back side of the membrane 2. In addition, the thickness of the piezoelectric elements is equal to the thickness of the dielectric layer, and the stiffness is greater than the stiffness of the membrane 2 and the conductive layer on its back side and is equal to or less than the stiffness of the dielectric layer. 2 hp f-ly, 2 ill.

Description

фиг.1figure 1

Изобретение относитс к оптической технике, а именно к отражател м, и может быть использовано в излучающих , приемных и резонаторных системах адаптивной оптики.The invention relates to optical technology, namely to reflectors, and can be used in radiating, receiving and resonator systems of adaptive optics.

Целью изобретени вл етс упрощение конструкции зеркала путем уп- .рощени привода.The aim of the invention is to simplify the construction of the mirror by simplifying the drive.

lia фиг.1 схематично изображено тонкопленочное деформируемое зеркало; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.lia figure 1 schematically depicts a thin-film deformable mirror; in fig. 2 shows a section A-A in FIG.

Тонкопленочное деформируемое зеркало содержит цилиндрическую оправку 1 ,, на торце которой закреплена тонкопленочна высокоэластична полимерна мембрана 2 (например, из аце- тилбутеральцеллголозы), Фронтальна поверхность которой методом вакуум- ноге напылени покрыта отражающим оптическое излучение слоем 3, например серебром. На встречной поверхнос- ти мембраны 2 методом вакуумного на- |пылеки нанесено токопровод щее пок- рытие 4, например серебро, на котором через маску методом плазмохими- ческого напьшени сформированы пьезоэлектрические элементы 5 (например, из оксида цинка). Между пьезоэлектрическими элементами 5 расположен диэлектрический слой 6 (например, из оксида гафни ), который наноситс через маску пиролитическим методом, причем толщина диэлектрического сло 6 равна толщине пьезоэлектрических элементов 5. Фронтальна поверхность пьезоэлементов 5 покрыта токопровод - щим слоем (например, серебром). Каждый пьезоэлемент 5 токопровод щей дорожкой (например, из серебра) соединен с соответствующей контактной площадкой (например, иэ серебра). Источник питани (не показан) подключен к контактным площадкам и токо- провод щему слою 4,The thin-film deformable mirror contains a cylindrical mandrel 1, on the end of which a thin-film highly elastic polymer membrane 2 is fixed (for example, from acetylbouteralcellulose), whose front surface is vacuum-coated and coated with reflective optical radiation layer 3, for example silver. On the counter surface of the membrane 2, a conductive coating 4, for example silver, is applied by vacuum vacuuming, for example, on which piezoelectric elements 5 (for example, zinc oxide) are formed through a mask using plasma-chemical methods. Between the piezoelectric elements 5 there is a dielectric layer 6 (for example, hafnium oxide), which is applied through a mask by pyrolytic method, the thickness of the dielectric layer 6 being equal to the thickness of the piezoelectric elements 5. The front surface of the piezoelectric elements 5 is covered with a conductive layer (for example, silver). Each piezoelectric element 5 is connected by a conductive path (for example, from silver) and is connected to a corresponding contact pad (for example, from silver). A power source (not shown) is connected to the contact pads and the conductive layer 4,

Зеркало функционирует следующим образом.The mirror functions as follows.

По сигналу от блока управлени (не показан) подключаетс соответствующее напр жение на токопровод щий слой 4, который служит в качестве общего электрода дл пьезозлементов 5, и к контактным площадкам,которые соединены с токопровод ишм слоем 7, который вл етс вторым электродом дл пьезоэлементов 5. Так как пьезо- элементы 5 жестко соедииень; одной плоскостью с , мембраной Zj а по кра м - с диэлектриком 6, жесткость ко599824The signal from the control unit (not shown) connects the corresponding voltage to the conductive layer 4, which serves as a common electrode for piezoelements 5, and to the contact pads, which are connected to the conductor by an ishm layer 7, which is the second electrode for piezoelectric elements 5 Since piezo-elements 5 are rigidly connected; with one plane, with a membrane Zj and along the edges with a dielectric 6, rigidity to 599824

торого больше жесткости мембраны и примерно одинакова с жесткостью пьезоэлементов 5, при подаче элект- J рического сигнала пьезоэлементы 5 расшир ютс или сокращаютс , в результате получаетс изгиб, перпендикул рный плоскости мембраны, а следовательно , и отражающей поверхности.There is a greater rigidity of the membrane and approximately the same as the rigidity of piezoelectric elements 5; when an electric signal is applied, piezoelectric elements 5 expand or contract, resulting in a bend that is perpendicular to the plane of the membrane and, consequently, to the reflecting surface.

10 Амплитуда деформации мембраны 2 и отражающей поверхности и ее направление (по плоскости чертежа вверх или вниз) завис т от амплитуды и пол рности электрического сигнала,подt5 ключаемого к пьезоэлементам 5.Форма функции отклика в этом случае зависит от соотношени жесткостей мембраны 2, диэлектрика 6 и пьезоэлемен- та 5.10 The amplitude of the deformation of the membrane 2 and the reflecting surface and its direction (along the drawing plane up or down) depend on the amplitude and polarity of the electrical signal connected to the piezoelectric elements 5. The form of the response function in this case depends on the ratio of the rigidity of the membrane 2, dielectric 6 and piezoelement 5.

20 Чем жесткость пьезоэлем1ентов 5 меньше жесткости диэлектрика 6,тем функци отклика будет больше локализована на площади пьезоэлемента. Выполнение привода тонкопленочного20 The less the rigidity of the piezoelectric element 5 is less than the rigidity of the dielectric 6, the more the response function will be localized on the area of the piezoelectric element. Drive thin film

25 адаптивного зеркала в виде тонкопленочных пьезоэлементов, жесткость которых больше жесткости мембраны 2, но равна или мень ще жесткости диэлектрика 6, позвол ет снизить энер30 гопотребление привода в виде меньшего напр жени питани пьезоэлементов 5, так как чем меньше толщина пьезоэлемента 5, тем меньше требуетс напр жение дл его питани .25 adaptive mirrors in the form of thin-film piezoelectric elements, the rigidity of which is greater than the rigidity of the membrane 2, but equal to or less than the rigidity of the dielectric 6, reduces the energy consumption of the drive in the form of a smaller voltage supply of the piezoelectric elements 5, the smaller the piezoelectric element 5, the less voltage to feed it.

35 Разделение пьезоэлементов 5 диэлектриком 6, толщина которого равна толщине пьезоэлементов 5, позвол ет регулировать функцию отклика привода и осуществл ть проводку прово40 д щих доролсек между контактными площадками и токопровод щим слоем и предотвращает замыкание контактов пьезоэлементов 5,35 Separating the piezoelectric elements 5 by a dielectric 6, whose thickness is equal to the thickness of the piezoelectric elements 5, allows you to adjust the drive response function and wiring conductive lines between the contact pads and the conductive layer and prevents the contacts of the piezoelectric elements 5,

Расположение пьеэоэлементов 5 наLocation of piezoelements 5 on

45 гибкой мембране 2, жесткость которой меньше жесткости пьезоэлементов , позвол ет при меньшем развиваемом усилии пьеэоэлемента 5 достичь большей амплитуды изгиба мембраны45 flexible membrane 2, the stiffness of which is less than the rigidity of the piezoelectric elements, allows, with a smaller developed force of the piezoelectric element 5, to achieve a greater amplitude of the bending of the membrane

50 2 и, следовательно, упростить управление зеркалом.50 2 and therefore simplify the control of the mirror.

5555

Claims

1. A thin-film deformable mirror containing a cylindrical mandrel, on the end of which a thin-film membrane with a reflective layer is fixed, is driven to control

Formula of gain

the shape of the reflective surface and the power source, characterized in that, in order to simplify the design of the mirror by simplifying the control drive, the drive is made in the form of thin-film piezoelectric elements deposited on the conductive layer, on the back side of the membrane between which the dielectric layer is placed, opposite to membrane side of the piezoelectric elements deposited conductive metallized film on the surface of the dielectric layer placed conductive paths connecting the metallized film of the piezoelectric elements with Corresponding additionally entered contact points

puffs placed around the perimeter of the membrane, while the power source is connected to the contact pads and the conductive layer on the back side

membranes

2. Mirror according to claim 1, characterized in that the thickness of the thin-film piezoelectric elements is equal to the thickness of the dielectric layer.

3. Mirror according to claim 1, such that the stiffness of the thin-film piezoelectric elements is greater than the stiffness of the thin-film membrane and the conductive layer on its reverse side

and equal to or less than dielectric stiffness.

Aa

FIG. 2