[01343377]新型高带宽高空间频率复合式压电变形镜研究

自适应光学系统控制变形镜实时校正大气湍流引起的波前畸变,可大幅提高望远镜的成像分辨率。单压电片变形镜具有结构简单、变形量大、低成本等优点,在8-10 米级天文望远镜中有广阔的应用前景。本项目针对单压电片变形镜规模扩大导致带宽下降的矛盾及制备中的技术难题,提出一种由低空间频率压电驱动器阵列和高空间频率单压电片变形镜组成的新型高带宽变形镜,并对其设计与制备过程中所涉及的关键科学问题进行深入研究。通过本项目的实施,1)完成了基于Zernike多项式的天文望远镜中大气扰动产生波前像差的仿真,可用于变形镜校正大气扰动的性能仿真分析;2)完成压电变形镜的解析建模与有限元建模,并进行变形镜结构优化;3)对复合式压电变形镜的制备技术开展了研究,制备50 mm有效校正口径的215单元单压电变形镜,并进行了详细的测试。校正后镜面平面度幅值小于0.20 μm（对应RMS值小于20 nm,达到衍射极限）,能够较好重构前35项Zernike多项式像差,大气扰动像差校正仿真结果显示校正后像差RMS值可稳定降至λ∕40 （λ = 2.2 μm）,具备在天文望远镜中应用的潜力;4)制备了由597单元单压电片变形镜和19单元压电致动器阵列组合而成的变形镜样机并进行了初步测试,验证高带宽高空间频率复合变形镜设计与制备的可行性,能够解决单压电变形镜驱动器规模扩大导致谐振频率的下降的问题。本项目研究的变形镜具有结构简单、低成本的优点,为解决国内变形镜器件（特别是200单元以上）严重依赖欧美国家现状提供了新的途径。