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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ОТКЛОНЕНИЯ ЛУЧА | 1992 |
|
RU2043646C1 |
Зеркальный корректор волнового фронта | 1991 |
|
SU1781662A1 |
УСТРОЙСТВО ОТКЛОНЕНИЯ ЛУЧА | 1992 |
|
RU2069383C1 |
ЗЕРКАЛО С РЕГУЛИРУЕМЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ | 1992 |
|
RU2031419C1 |
АДАПТИВНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ | 1996 |
|
RU2084941C1 |
Зеркальный корректор волнового фронта | 1989 |
|
SU1695252A1 |
ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ | 1992 |
|
RU2051396C1 |
ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА | 1995 |
|
RU2106670C1 |
МОЗАИЧНОЕ АДАПТИВНОЕ БИМОРФНОЕ ЗЕРКАЛО | 1996 |
|
RU2069883C1 |
СПОСОБ АНАЛИЗА ВОЛНОВЫХ ФРОНТОВ СВЕТОВОГО ПОЛЯ | 1992 |
|
RU2051397C1 |
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.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Адаптивная оптика | |||
Сборник статей | |||
М | |||
: Мир, 1980, с.317-320. |
Авторы
Даты
1995-08-20—Публикация
1992-07-06—Подача