SU1615655A1

SU1615655A1 - Корректор волнового фронта

Info

Publication number: SU1615655A1
Application number: SU884485761A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Бойков; Сергей Владимирович Быстров; Андрей Васильевич Смирнов
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-12-23

Abstract

Изобретение относитс к оптико-механической промышленности и прежде всего к адаптивной оптике. Целью изобретени вл етс повышение точности коррекции волнового фронта. Дл этого в корректор волнового фронта, содержащий пластину из электрически деформируемого материала, жестко соединенную по всей поверхности с отражающей пластиной, имеющей зеркальную внешнюю поверхность, общий электрод, помещенный между пластинами, набор управл ющих электродов, расположенных на противоположной от общего электрода поверхности пластины из электрически деформируемого материала, блок управлени , усилители, выходы которых соединены с управл ющими электродами, отражающа пластина изготовлена из деформируемого электрическим полем материала, ее зеркальна внешн поверхность выполнена в виде тонкого сло провод щего вещества, выходы блока управлени соединены с входами формирующего блока, выходы которого соединены с входами усилителей, причем зеркальна внешн поверхность подключена к дополнительному выходу формирующего блока. Кроме того, формирующий блок содержит устройства вычитани сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, и масштабирующий сумматор сигналов, входы которого соединены с входами формирующего блока, а выход подключен к устройствам вычитани сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока. В другом варианте выполнени формирующий блок содержит устройства вычитани сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, и соединенные последовательно масштабирующий сумматор сигналов и интегратор, причем входы масштабирующего сумматора сигналов соединены с выходами формирующего блока, а выход интегратора подключен к устройствам вычитани сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс к оптико- механической промышленности, а именно к адаптивной оптике, и может быть использовано в системах оптической обработки информации.

Целью изобретени вл етс повышение точности коррекции волнового фронта.

На фиг. 1 показан корректор волнового фронта ХВФ); на фиг. 2 и 3 - форМиругоп1ий блок, варианты; на фиг „ А - Л| иаграммы управл ющих напр жений П|рототипа и предлагаемого корректора

Корректор состоит из пластины 1

и|з деформируемого электрически мате- , жестко соединенной (склеенной с|па нной и т.д.) с отражающей пластидой 2 также из электрически деформируемого материала. На внешней поверх ности пластины 1 расположены управл ющие электроды 3, а общий электрод 4 размещен между пластинами 1 и 2. На внешнюю поверхность отражающей ппастины 2 нанесен дополнительный

управл ю11(ий электрод 5 в виде тонкого зеркального сло провод щего вещества . Управл ющие электроды 3 под- каючены через усилители 6 и формирующий блок 7 к блоку 8 управлени ,, Дополнительный выход формирующего бгтока 7 подключен к дополнительному управл ющему электроду 5о

Корректор ВФ по п. 2 формулы изобретени (фиг. 2) отличаетс от кор- ректора ВФ по По 1 формулы тем, что формирующий блок 7 содержит устройства 9 вычитани сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале5 и масштабирующий сум- матор 10 сигналов, входы которого соединены с входами формирующего б{пока 7, а выход подключен к устрой- с|твам. 9 вычитани сигналов и через д|оп ал ни тельный усилитель 11 соединен С| дополнительным выходом формирующег фока 7.

i Корректор ВФ по П; 3 формулы изобретени (фиг о 3) отличаетс от кор- pjeKTopa ВФ по По 1 формулы тем, что формирующий блок 7 содержит устрой- 9 вычитани сигналов, включен- Цые между, его входами и выходами в 1(1аждом канале, и соединенные последовательно масштабирующий сумматор 110 сигналов и интегратор 12, причем масщтабирующего сумматора 10 сигналов соединены с выходами фор- иpyющeгo блока 7, а выход интегратора 12 подключен к устройствам 9 Йычитани сигналов в каждом канале rt через усилитель 11 соединен с дополнительным выходом формирующего блка 7.

На фиг. 4 показаны диаграммы упрал ющих напр жений прототипа и предла 1 аемого корректора в случае применен ееми управл юпи х электродов, где щтф рами обозначены: 13 - диаграмма уп

о

5

0

5

0

равн ющих напр жений, сформированных блокам управлени ; 14 - диаграмма управл ющих напр жений, ограниченных усилител ми в прототипе; 15 - уровень ограничени управл ющих напр жений, определ емый напр женностью электрического пол , депол ризующей пьезо- кераг-шку, или напр жением пробо эле- ктрострикционной керамики; 16 - по- сто нна по амплитуде составл юща входного сигнала на выходе масштабирующего сумматора сигналов; 17 - переменна по амплитуде составл юща входного сигнала на выходе усилителей в предлагаемом корректоре устройства.

Работа предлагаемого корректора основана на той закономерности, что при снижении пор дка аберраций в задачах общего характера (атмосферной оптики) растет дол искажений оптического излучени , вносимых данными аберраци ми. При этом дефокусировка, вл сь аберрацией низкого пор дка, вносит один из наиболее значительных вкладов в общее искажение оптического излучени .

Особенностью биморфных гибких зеркал вл етс то, что при подаче одинаковых напр жений на все управл ющие электроды отражающа поверхность принимает сферическую форму, следовательно , дл омпенсации дефокусировки биморфнь м гибким зеркалом достаточно использовать один управл юирй электрод , покрывающий всю поверхность пьезоэлектрической пластинЫо

Таким образом, посто нна по амплитуде составл юща в спектре многомерного сигнала управлени би- морфным гибким зеркалом (или среднее значение вектора управл ющих сигналов ) пропорциональна величине дефокусировки корректируемого сигнала.

Определение средней составл ющей вектора управл ющих биморфным гибким зеркалом сигналов, затем вычитание ее из этого вектора сигналов и одновременное использование дл управлени дополнительным приводом компенсации дефокусировки приводит к тому, что остаточный вектор сигналов, подаваемый на управл юп)ие электроды гибкого зеркала дл компенсации искажений более высокого пор дка, уменьшаетс по амплитуде, что ведет к увеличению амплитудного диапазона кор- , ректируемых искажений ВФ, при котором управл ющие корректором ВФ сигналы

516

не вход т в зону насыщени , что повышает точность работы устройства„

Корректор ВФ работает следующим оразом .

Управл ющие напр жени с выходов блока 8 управлени подаютс на входы формирующего блока 7. Примерный вид диаграмм управл ющих напр жений в случае применени семиканального корректора ВФ показан на фиг о А под номером 13. Под номером 15 показан уровень напр жени насыщени усилителей 6, которьм устанавливаетс при их настройке в зависимости от напр женности электрического пол депол ризации , пьезокерамики, примененной в корректоре ВФ, и ее толщины На фиг, 4 видно, что управл ющие напр жени 13 выход т за пределы уровн напр жени насыщени 15, что при непосредственной подаче их на управл ющие электроды 3 приведет к тому, что управл ющие напр жени будут ограничены усилител ми 6 до уровн 15 и примут вид 14. Следовательно, погрешность аппроксимации корректором ВФ заданной формы ВФ будет вели- 5а.

В предлагаемом корректоре формирующий блок 7 раздел ет многомерный управл ющий сигнал блока 8 управлени на посто нную и переменную по амплитуде составл ющие. Посто нна по амплитуде составл юща 16 управл ющего сигнала (фиг о 4) подаетс на дополнительный управл ющий электрод 5, который обеспечиваетсферическую деформацию отражающей поверхности корректора ВФ, т„е. компенсацию дефокусировки „ Переменна по амплитуде составл юща 17 управл ющего сигнала (фиг. 4) через усилители 6 подаетс на управл ющие электроды 3, обеспечивающие компенсацию остальных (кром дефокусировки) искажений ВФ Как видно из диаграмм на фиг. 4, предлагаемый корректор обеспечивает сохранение точности компенсации искажений ВФ даже в случае значительного пре- вьщ1ени управл ющими напр жени ми, формируемыми блоком 8 управлени , уровн напр жени насьщ1ени усили- : телей 6 о

Формирующий блок работает следующим образом (фиг. 2)о

Управл ющие сигналы с выходов блока 8 управлени подаютс одновременно на первые входы устройств 9

655и

вычитани сигналов и маспггабируюпсий сумматор 10 сигналов, на выходе которого формируетс напр жение, пропорциональное среднему (посто нному по амплитуде) значению управл ющих сигналов . Это напр жение подаетс одновременно на вторые входы устройств 9 вычитани сигналов и через усилитель

0 11 - на дополнительный управл ющий электрод 5., На выходах устройств 9 вычитани сигналов формируетс многомерный сигнал, равный переменной по амплитуде составл ющей сигнала управ5 лени , который через усилители 6 подаетс на управл ющие электроды-3.

Действие формирующего блока 7 согласно фиг. 3 отличаетс от действи этого блока согласно фиг. 2 тем, что

20 в нем примен етс не пр ма , а обратна св зь по средней составл ющей многомерного управл ющего сигнала. Средн (посто нна по амплитуде) составл юща сигнала управлени фор25 мируетс путем подачи на входы масщ- табирующего сз мматора 10 сигналов напр жений с выходов устройств 9 вычитани сигналов. На выходе масщта- бирующего сумматора 10 сигналов вклю-.

30 чей интегратор 12, ликвидирующий статическую ошибку средней составл ющей сигнала управлени „

Корректор ВФ может быть изготовлен из следующих элементов Пластины 1 и 2 из пьезокерамики ЦТС-19 или ЦТБС-3, Жесткое соединение между пластинами 1 и 2, содержащее общий электрод 4, может бьп-ь реализовано вакуумным напылением серебра на поверхности обеих

дл пластин и затем спайкой их припоем : ПОСВ-33 или ПОКС-50 с использованием серебр ной фольги в качестве электрического вьгоода.

1C Управл юш;ие электроды 3 и дополнительный зеркальный управл ющий электрод 5 могут быть получены также методом вакуумного напыпени серебра или алюмини с последующей полировQ кой электрода 5. Усилители 6 и 11 могут быть изготовлены по схеме высоковольтного усилител . Блок 8 управлени может быть изготовлен по самым различным схемам в зависимости

е от алгоритма настройки корректора ВФо Масщтабирующий сумматор 10 электрических сигналов и интегратор 12 могут быть изготовлены на операционных усилител х.

35

Ф;0рмула изобретени

; 1. Корректор волнового фронта, содержащий пластину, вьтолненную из электрически деформируемого материала , жестко соединенную по всей поверхности с отражающей пластиной с зеэкальной внешней поверхностью, обций электрод, расположенный между пластинами, набор управл ющих электродов , расположенных на противоположно: i от общего электрода поверхности пластины из электрически деформируемого материала, блок управлени , ус5тители, выходы которых соединены с втравл ющими электродами, отличающийс тем, что, с целы ) повьшени точности коррекции BOJнового фронта, отражающа пластина изготовлена из электрически деформируемого материала, ее зеркальна внешн поверхность вьтолнена в виде сло провод щего вещества, вьводы блока управлени соединены с входами формирующего блока, выходы которого соединены с входаьм усилителей , а зеркальна внешн поверхность подключена к дополнительному выходу формирующего блока.

2с Корректор по По 1, о.тли- чающийс тем, что формирующий блок содержит устройства вычи-, тани сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, и масштабирующий сумматор сигналов, входы которого соединены с входами формирующего блока, а выход подклю- JO чен к устройствам вычитани сигналоб в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока

15Зо Корректор по п, 1, отличающийс тем, что формирующий блок содержит устройства вычитани сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канапе,

2Q и соединенные последовательно масштабирующий сумматор сигналов и интегратор , причем входы масштабирующего сумматора сигнгшов соединены с выходами формирующего блока, а

25 выход интегратора подключен к устройствам вычитани сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока.

0t.1

Фив.2

Фаг.Ъ

Н1н

Г 2 . 3 Ц 5 6 7 Л(,и

/3

/5

.

Claims

Корректор волнового фронта, выполненную из » жестко соединенную по всей по, расположенный между , набор управляющих элект, расположенных на противополож· , блок управления, , о т тем, что, с це, отражающая пластииэготовпена из электрически де'мируемого материала, ее зеркальней внешняя поверхность выполнена в гиде слоя проводящего вещества, выходы блока управления соединены с гходами формирующего блока, выходы которого соединены с входами усилителей, а зеркальная внешняя поверхность подключена к дополнительному выходу формирующего блока.
2с Корректор по п» 1, о.т л и чающийся тем, что формирующий блок содержит устройства вычитания сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, и масштабирующий сумматор сигналов, входы которого соединены с входами формирующего блока, а выход подключен к устройствам вычитания сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным формирующего блока» выходом
3» Корректор по п. 1, чающийся тем, что ющий блок содержит устройства вычитания сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, 2Q и соединенные последовательно масштабирующий сумматор сигналов и интегратор, причем входы масштабирующего сумматора сигналов соединены с выходами формирующего блока, а выход интегратора подключен к устройствам вычитания сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока.