Зеркальный корректор волнового фронта Советский патент 1992 года по МПК G02B26/06 

Изобретение относится к области адаптивной оптики. Р частности к конструкциям деформируемых зеркал, и может быть использовано в качестве корректора волнового фронта в приемных и передающих оптических системах для компенсации искажения волнового фронта светового излучения.

Известны зеркальные корректоры фазового фронта, позволяющие управлять наклонами отдельных сегментов. Недостатком этих устройств является сложность и большие габариты вследствие применения в качестве ак- тюаторов пьезопакетов.

. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному гф- фекту к предлагаемому устройству является деформируемое зеркало, содержащее диэлектрическую пластину и плиту. Фронтальная поверхность пластины оптически отполирована и покрыта отражающим слоем. На поверхности пластины выполнены глухие цилиндрические отверстия с выемкой и выступом, в которых расположены пьезоэлементи, выполненные в виде пары круглых дисков из пьезокерамики, соединенных разноименными полюсами. При подключении напряжения к пьезоэлемен- там они изгибаются перпендикулярно плоскости отражающей поверхности, при этом одновременно с изгибом пьезоэлементов деформируется и отражающая поверхность Недостатком прототипа является невозможность управления наклонами волнового фронта.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности управления наклонами волнового фронта.

Предлагаемый зеркальный корректор волнового фронта содержит диэлектрическую пластину, соединенную с первыми пьезоэлементами, выполненными в виде двух круглых дисков, соединенных разноименными полюсами поляризации и закрепленными в выполненном в диэлектрической пластине цилиндрическом отверстии, глубина которого равна толщине первых пьезоэлементов. С диэлектрической пластиной соединена диэлектрическая плита со сквозными отверстиями, соосно которым выполнены цилиндрические глухие отверстия.

В отличие от прототипа в предложенном устройстве в диэлектрической пластине выполнены сквозные цилиндрические отверстия, соосные отверстия в диэлектрической плите и диаметром, равным диаметру

сл С

VJ со

о го

глухих отверстий в плите, дополнительно введены крепления, вторые пьезоэлементы, каждый из которых выполнен в виде уни- морфной пьезопластины с металлической подложкой и четырьмя специализированными управляющими электродами, гибкие связи и отражающий элемент, при этом вторые пьезоэлементы соосно прикреплены к первым с помощью креплений. Гибкие связи, расположенные по образующей вторых пьезоэлементов в центре соответствующих управляющих электродов прикреплены к отражающему элементу. Отражающие элементы могут быть выполнены в виде сегментированных зеркал.

На фиг. 1. 2 представлены варианты выполнения одного привода предложенного корректора волнового фронта; на фиг. 3 - внешний вид сегментированных электродов вторых пьеэоэлементов.

На фиг, 1,2,3 приняты следующие обозначения: 1 -диэлектрическая пластина; 2 - первые пьезоэлементы; 3 - диэлектрическая плита; 4 - крепление; 5 - вторые пьезоэлементы; 6-секционированные электроды вторых пьезоэлементов; 7 - гибкие тяги, 8 - отражающий элемент.

На фиг 1,2, 3 Диэлектрическая пластина 1 со сквозными отверстиями соединена с первыми пьезоэлементами 2, выполненными в виде двух круглых дисков, соединенных разноименными полюсами поляризации и закрепленными в выполненном в диэлектрической пластине 1 цилиндрическом отверстии, глубина которого равна толщине первых пьезоэлементов 2. С диэлектрической пластиной 1 соединена диэлектрическая плита 3 со сквозными отверстиями, соосно которым выполнены цилиндрические глухие отверстия, диаметр которых равен диаметру сквозных отверстий в диэлектрической пластине 1. Сквозное отверстие в диэлектрической плите 3 выполнено соосно с глухим отверстием в диэлектрической пластине 1. С помощью крепления А вторые пьезоэлементы 5 с четырьмя секционированными электродами б соединены с первыми пьезоэлементами 2. С помощью гибких тяг 7, расположенных по образующей вторых пьезоэлементов в центре соответствующих управляющих электродов, вторые пьезоэлементы 5 прикреплены к отражающему элементу 8 в виде мембраны. Отражающий элемент 8 может быть также выполнен в виде сегментированных зеркал. На фиг. 1, 2, 3. приведено устройство только одного провода. В корректоре волнового фронта число таких приводов, выполненных аналогично, может быть произвольным и определяется требованием точности аппроксимации волнового фронта.

Устройство работает следующим образом, Волновой фронт при кусочно-линейной

аппроксимации обычно представляет в виде:

р i(x,y) ai + Kxix + Kyiy, где р i(x,y) - фазовый фронт; ai - сдвиг;

Kxi и Kyi - наклоны по х и у.

При подаче на первые пьезоэлементы напряжения, пропорционального а лсуществ- ляется коррекция сдвигов. При подаче на первые электроды 6 разнополярного относительно металлической, подложки напряжения, пропорционального Kxi, а на вторые, электроды 6 - разнополярного относительно металлической подложки напряжения, пропорционального Kyi, осуществляется

коррекция наклонов волнового фронта, Это происходит за счет отгиба краев второго пьезоэлемента.

При реализации корректора волнового фронта в качестве пьезоэлементов могут

быть, например, использованы пьезоэлементы на основе пьезокерамики ЦТБС-3.

Предложенное устройство выгодно отличается от прототипа возможностью управления волновым фронтом как по

сдвигам, так и по наклонам. Такое управление существенным образом повышает эффективность коррекции.

Формула изобретения Зеркальный корректор волнового фронта, содержащий диэлектрическую пластину, соединенную с первыми пьезоэлементами, выполненными в виде двух круглых дисков, соединенных разноименными полюсами поляризации и закрепленными в выполненном в диэлектрической пластине глухом цилиндрическом отверстии,глубина которого, равна толщине первых пьезоэлементов, с диэлектрической пластиной соединена диэлектрическая плита со сквозными отверстиями, соосно которым выполнены цилиндрические глухие отверстия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности управления наклонами, в диэлектрической пластине выполнены цилиндрические отверстия, соосные отверстиям в диэлектрической плите, и диаметром, равным диаметру глухих отверстий в плите, дополнительно введены крепления, вторые

5 пьезоэлементы, каждый из которых выполнен в сиде униморфной пьезопластины с металлической подложкой и четырьмя секционированными управляющими электродами, гибкие связи и отражающий элемент,

517816626

при этом вторые пьезоэлементы соосно зующей вторых пьезоэлементов в центре прикреплены к первым с помощью крепле- соответствующих управляющих электродов ний, гибкие связи, расположенные по обра- прикреплены к отражающему элементу.

Использование: в качестве корректора волнового фронта в приемных и передающих оптических системах. Сущность изобретения: расширение функциональных возможностей за счет возможности управления наклонами фазового фронта, Корректор содержит диэлектрическую пластину, первые и вторые пьезоэлементы, отражающее покрытие и крепление. Корректор обеспечивает управление волновым фронтом как по положению, так и по наклонам. 3 ил.

Фиг./

«3(

Х. J -T : V l iJj r - l4i V|y -4r3

V4 1- VV 8 : «4 4«-1

Ф&. S

8