ЗЕРКАЛЬНЫЙ КОРРЕКТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА Российский патент 1995 года по МПК G02B7/185 

Изобретение относится к адаптивной оптике, в частности к конструкциям деформируемых зеркал, и может быть использовано в адаптивных оптических системах, предназначенных для компенсации искажений волнового фронта светового излучения.

Известны конструкции гибких адаптивных зеркал [1] Обычно они выполняются в виде мембраны с прикрепленными к ней актюаторами. Недостатками таких зеркал являются, во-первых, малые габариты изготавливаемых зеркал, во-вторых, наличие перекрестных связей между приводами и сложность изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является зеркало [2] содержащее отражающую пластину и пьезопластину с общим и управляющими электродами. Прототипу присущи следующие недостатки. Во-первых, габаритные размеры зеркала на могут превышать величины, определяемой особенностями изготовления того или иного типа пьезокерамики (обычно 100-200 мм). Во-вторых, конструкция такого зеркала не обеспечивает полную развязку между приводами изготовленного зеркала, так как каждый привод прототипа неизбежно влияет на соседние. Это приводит к снижению быстродействия адаптивной оптической системы. Изготовление прототипа достаточно сложно, так как изготовление пьезоплиты с заданными характеристиками больших размеров затруднено. Также в прототипе не представляется возможным обеспечение кривизны отражающей поверхности.

Целью изобретения является увеличение возможных размеров адаптивного зеркала, уменьшение перекрестных связей субапертур, расширение класса изготавливаемых поверхностей.

Цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее пьезопластину, N управляющих электродов и общий электрод, введено основание из диэлектрического материала с выполненными в нем N сквозными отверстиями и соосными им кольцеобразными углублениями, управляющие электроды выполнены в виде гибких металлических подложек с кольцеобразными утолщениями по периферии, пьезопластина выполнена из N отдельных пьезопластин, а общий электрод выполнен отражающим оптическое излучение. Кольцеобразные утолщения управляющих электродов установлены в кольцеобразных углублениях основания и скреплены с ними. Пространство между пьезоэлементами заполнено диэлектрическим материалом с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения пьезоэлементов. Одна поверхность каждой пьезопластины связана с соответствующим управляющим электродом, а другая оптически обработана и связана с общим электродом.

На фиг. 1, 2 представлен зеркальный коллектор волнового фронта, общий вид; на фиг. 3 вариант вогнутого основания.

Зеркальный корректор содержит пьезопластины 1, гибкие металлические подложки 2, основание 3; диэлектрический материал 4, общий отражающий электрод 5.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющих напряжений на гибкие металлические подложки 2 соответствующие пьезоэлементы изгибаются, образуя криволинейную отражающую поверхность. При этом форма каждого пьезоэлемента становится близкой к форме параболоида вращения. Величина прогиба (деформации) будет прямо пропорциональна величине управляющего напряжения.

В устройстве не требуется изготавливать заготовки пьезоэлементов больших размеров. При этом могут быть изготовлены адаптивные зеркала с размерами апертуры, по меньшей мере в несколько раз превышающими по размеру известные. Такие зеркала целесообразно использовать в больших телескопах. Все субапертуры зеркала полностью механически развязаны друг относительно друга. Таким образом, в адаптивной системе с таким зеркалом принципиально невозможно возникновение 2πn-проблемы, что приведет к увеличению быстродействия адаптивной оптической системы с таким зеркалом. При обработке пьезоэлементы плотно прижаты в исходном состоянии к основанию, что обеспечивает высокую точность изготовления. Если необходимо изготовление зеркала с поверхностью заданной кривизны, то основание может быть предварительно грубо обработано в соответствии с требуемым законом, а после прикрепления пьезоэлементов полировкой будет обеспечена требуемая точная форма отражающей поверхности. При этом все пьезоэлементы будут иметь одинаковые геометрические размеры и одинаковые характеристики. Наличие кольцеобразных углублений в основании значительно повышает надежность крепления пьезоэлементов к нему. Это связано с тем, что в процессе работы пьезоэлементов изменяются их продольные геометрические размеры и возникают усилия, направленные радиально относительно центра каждой субапертуры.

Использование: в адаптивных оптических системах, предназначенных для компенсации искажений волнового фронта светового излучения. Сущность изобретения: зеркальный корректор содержит N пьезопластин, N управляющих электродов в виде гибких металлических подложек с кольцеобразными утолщениями по периферии, установленными в соответствующих углублениях основания, имеющего также соосные углублениям сквозные отверстия. Общий электрод выполнен отражающим оптическое излучение и связан с одной из сторон пьезопластин, другие стороны которых связаны с соответствующими управляющими электродами. Пространство между пьезопластинами заполнено диэлектрическим материалом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ЗЕРКАЛЬНЫЙ КОРРЕКТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА, содержащий пьезопластину, N управляющих электродов и общий электрод, отличающийся тем, что в него введено основание из диэлектрического материала с выполненными в нем N сквозными отверстиями и соосными им кольцеобразными углублениями, пьезопластина выполнена из N отдельных пьезопластин, управляющие электроды выполнены в виде гибких металлических подложек с кольцеобразными утолщениями по периферии, а общий электрод выполнен отражающим оптическое излучение, причем кольцеобразные утолщения управляющих электродов установлены в кольцеобразных углублениях основания и скреплены с ними, одна поверхность каждой из пьезопластин связана с соответствующим управляющим электродом, а другая оптически обработана и связана с общим электродом, при этом пространство между пьезопластинами заполнено диэлектрическим материалом с коэффициентом линейного расширения, равными коэффициенту линейного расширения пьезоэлементов. 2. Корректор по п. 1, отличающийся тем, что поверхность основания со стороны крепления к нему управляющих электродов выполнена выпуклой или вогнутой.