摘要：变形反射镜是自适应光学系统的核心器件,其校正能力受多种因素的影响,设计过程属于多维变量优化问题。针对现有变形反射镜设计方法需要进行长周期反复迭代,效率较低的问题,提出了一种新型变形反射镜设计方法。将遗传算法与弹性力学影响函数分析模型相结合,显著提升变形反射镜的设计效率,为变形反射镜的高效研制提供保障。基于该方法进行离焦、像散校正变形反射镜结构参数的设计。结果表明,该方法通过100次迭代就完成了11个变量的收敛优化,大幅减少个体计算量,实现变形反射镜的快速设计。

摘要：为了解决自适应光学视网膜成像系统结构庞大和像差校正幅值有限的问题,采取了用双压电片变形镜代替分立式变形镜的方法。设计和制造了针对自适应光学视网膜成像系统的双压电片变形反射镜,并进行了一系列的性能分析,在实际系统中获得了人眼视网膜血管和视细胞层的成像结果。实验结果表明其能够同时实现大幅值和高精度的像差校正,是一种较好的波前校正器。

摘要：变形镜作为自适应光学系统的核心器件，波前拟合能力是其主要性能参数。设计了三角形、正方形、环形3种驱动器排布方案，采用Ansys建模提取了驱动器影响函数。对比仿真分析了设计方案对低阶基元像差及其1000帧组合像差的拟合能力。结果表明：环形排布为非接触、力驱动器的最佳排布方案，对组合像差的拟合残差均方根值平均值为0．016μm；环形排布变形镜对离焦和像散峰谷值分别大于30μm和15μm时均有很好的拟合能力。分析了单驱动器失效对变形镜波前拟合能力的影响，结果表明，驱动器失效对音圈电机变形镜拟合能力影响甚小，拟合残差均方根值变化小于0．01μm。

摘要：基于有限元分析设计了一种利用应变片进行位移反馈的微型精密压电驱动器。该驱动器采用位移放大机构对微小应变进行放大,通过测量应变电桥的输出间接地测量出驱动器的微小位移。标定实验显示该传感器的精度为80nm。虽然该应变反馈式压电驱动器是一种含有迟滞特性的复杂受控对象,但是在准静态条件下PID算法可以对其进行有效的闭环控制。分别进行了准静态的定位实验和跟踪实验,结果表明,PID控制算法对本驱动器的控制效果比较理想。在定位试验中,定位效果与开环相比有明显提高,定位误差不超过0.059μm;单频正弦信号跟踪误差不超过0.085μm;多频正弦信号跟踪误差不超过0.092μm。实验证明了该方法在准静态条件下的有效性。

摘要：双压电片变形反射镜作为波前校正器具有结构简单、变形量大、成本低及制造周期短的优点,能代替传统分立式变形镜从而降低自适应光学系统的成本。为验证工艺的可行性和了解双压电片变形反射镜的性能,制造了一块20单元的试验样镜。样镜采用了双层压电陶瓷的结构,其中一层作整体离焦电极以校正大幅值的离焦像差。利用Veeco干涉仪测量了样镜单元电极影响函数,分析了其对前36项zernike像差的校正能力。结果表明.样镜对离焦像差能获得高达8μm以上的校正量,对其它高阶像差也能适量校正,但校正能力随空问频率升高而降低,显示出其适合校正低阶像差的特性。此外.讨论了不同有效孔径下样镜对zernike像差的拟合能力。

摘要：无论是在地基成像系统中还是太空望远镜中，轻质镜以其重量轻、刚度大的优点已经得到广泛的应用，然而镜子发射到太空后由于太空环境下温度变化和重力卸载等因素，造成镜面面形变差。为了解决这一难题，设计了一种新型的用于空基成像系统的轻质能动镜，在发射太空后能够校正自身变形。采用该轻质能动结构可以使主镜口径做到更大，从而提高分辨率和灵敏度，同时能够实现在轨改变镜面面形，将镜面的面形控制在光学误差内。采用拉丁超立方采样和全因素搜索优化算法，结合参数化有限元建模，对能动镜进行了结构优化设计，得到了筋板厚度、镜面厚度、驱动器长度、底座高度对离焦拟合误差和拟合离焦最大峰谷值的影响趋势。这对于未来针对特定任务的设计有一定的参考价值。

摘要：影响函数是分析双压电片变形反射镜像差校正能力的重要参量,通过建立有限元模型预测实际器件的影响函数,以有限元模型的不断优化替代实际器件的尝试性改进,可以减小构造的盲目性,从而节约研发成本,缩短双压电片变形镜的实用化进程。采用Veeco干涉仪测量了20单元双压电片变形反射镜的影响函数,同时建立有限元模型进行了相应计算,并将计算结果与实际器件的测量数据进行了对比分析。结果表明,相对于实测数据而言,有限元模型计算得出的影响函数在量值上略有偏小,但其形状和峰值位置与测量数据一致性好,两者对前35项泽尼克像差的拟合曲线也基本吻合,各项拟合误差系数之差皆小于0.1。这说明通过不断改进有限元模型实现对实际器件的优化设计是切实可行的。

摘要：在由压电陶瓷驱动器驱动的微位移定位系统中,桥式位移放大机构常用来放大压电陶瓷驱动器的输出位移。为获得更高的位移放大倍数,改善桥式机构安装不良易产生寄生位移的问题,设计了一种基于柔性铰链的位移放大机构,该机构是由桥式机构与两个对称布置的Scott-Russell机构组合而成的两级位移放大机构。通过刚度矩阵法建立机构的静力学模型,推导了机构的位移放大比及刚度计算公式,利用拉格朗日动力学方程建立机构的动力学模型及其固有频率,并利用有限元仿真法分析机构建模的正确性。结果表明,该组合式机构的位移放大比为6.11,输入刚度为12.58 N/μm,输出刚度为0.11 N/μm,固有频率为532.52 Hz,与理论值结果基本一致,误差均在10%以内,满足设计要求。

摘要：人眼像差对视功能具有重要影响。目前相关研究结果多在单眼条件下获得,为解决双眼像差对双眼视功能的影响等问题,搭建了一套双眼高阶像差校正与视觉分析系统。该系统采用哈特曼波前传感器和37单元变形反射镜对双眼像差进行测量和控制,并通过对控制器增益的优化设计,实现了对双眼像差的稳定闭环控制。视标显示器采用有机发光二极管微型显示器,其视频输入信号直接由计算机产生,可方便地实现多种视功能测试。利用该系统进行了初步的立体视觉实验,展示了该系统在双眼视功能测试方面的巨大潜力。双眼高阶像差校正与视觉分析系统的建立为未来双眼视功能的深入研究提供了必要的技术和设备支持。

摘要：为了满足自适应光学系统校正高阶像差和在低温环境下正常使用的要求,研制了一块913单元的分立式连续表面变形镜。利用300mm口径Veeco干涉仪对变形镜的部分静态性能进行了面形影响函数测量、面形展平测试和Zernike像差拟合测试,并利用4-D动态干涉仪测量了变形镜从20℃^-10℃的面形。结果表明,913单元分立式连续表面变形镜各驱动点的最大变形量为±3.5μm,相邻驱动器之间的交连值为9.3%;展平后的镜面面形波峰波谷值为66.0nm,均方根值为5.0nm;913单元变形镜对Zernike多项式的拟合能力达到了设计要求;变形镜的低温镜面变形不影响系统的正常使用。该913单元变形镜能够满足自适应光学系统的实际使用要求。