4.2.各種波前校正器的原理及發(fā)展狀況

4.?2.1.分離促動器連續(xù)表面變形鏡

分離促動器連續(xù)表面變形鏡由鏡面薄片,基底以及促動器構(gòu)成,促動器主要有壓電促動器(PZT),伸縮促動器(PMN).其工作原理是通過促動器接受電壓信號,從而引起其長度的改變達到改變面形目的,實現(xiàn)波前校正。

在設計過程中為滿足變形量,擬合能力和面形誤差等要求有很多的設計要求。

分離促動器連續(xù)表面變形鏡憑借其高響應速度,高可靠性,對波像差擬合能力較好等優(yōu)點在天文望遠鏡,激光大氣傳輸?shù)阮I(lǐng)域應用較多。

4.2.2.薄膜反射鏡

薄膜反射鏡是以薄膜為基坯,依靠靜電力,氣體壓力等外力對薄膜面形進行變形及維持,主要有靜電拉伸式,充氣式,電子槍控制壓電薄膜等等?7。

薄膜反射鏡由于面密度較低,易于折疊展開,制造成本較低等諸多優(yōu)點,但也存在面型控制,反射鏡支撐結(jié)構(gòu)上面的難點。主要運用在超輕量,超大口徑的空間反射鏡中.在未來隨著科學技術(shù)的發(fā)展可能會在太空望遠鏡,偵察相機等方面得到應用。

4.2.3.MEMS?變形鏡

MEMS?變形鏡是用類似于電子芯片光刻技術(shù)制成的多個微小校正單元的變形鏡,有兩種制作方法,一種是類似于薄膜變形鏡的校正器,一種是類似于分離促動器變形鏡。MEMS?變形鏡優(yōu)點有成本較低,驅(qū)動器的穩(wěn)定性和移動性較好,但也存在一定的問題,如靜電驅(qū)動?pull-in?現(xiàn)象使得校正行程有限,難以集成控制等等問題,更為廣泛的應用還需要進一步的處理和研究,現(xiàn)在?MEMS?自適應光學成像系統(tǒng)在眼科(如文獻?8中利用?MEMS?變形鏡構(gòu)建了視網(wǎng)膜成像自適應光學系統(tǒng)),以及很多高分辨率成像系統(tǒng)中。

五、自適應光學應用

自適應光學是可以用來實時測量,校正由于大氣湍流以及各種成像介質(zhì)所帶來的波前畸變,提高成像分辨率的光學新技術(shù)。目前在天文觀測,激光傳輸系統(tǒng),空間目標探測,人眼視網(wǎng)膜成像方面有很廣泛的應用。

5.1.自適應光學在天文觀測中的應用

自適應光學系統(tǒng)在天文觀測中主要是通過校正大氣湍流所引起的波前誤差。從自適應光學的發(fā)展歷程中可以得知天文觀測以及空間目標探測有著長久的技術(shù)積累,特別是在美國的軍方方面,如美國的空軍毛伊島光學站?5,在美國的毛伊島光學站有一臺口徑為?3.67m?的自適應光電系統(tǒng),以及NASA?的哈勃,韋伯望遠鏡都采用了自適應光學技術(shù)。歐洲的南方天文臺也利用自適應光學系統(tǒng)進行天文觀測,可以用來分辨天文中的雙星系統(tǒng)。

5.2?自適應光學在人眼視網(wǎng)膜成像方面的研究

人眼的結(jié)構(gòu)構(gòu)成復雜,存在動態(tài)像差,雖然現(xiàn)在的顯微成像技術(shù)如熒光素眼底血管造影,光學相干層析技術(shù)能夠使分辨能力達到?10-40um,但是由于動態(tài)像差的存在仍然無法觀測視網(wǎng)膜細胞的情況。為了對視覺病理做更深層次的研究,觀察視網(wǎng)膜細胞便成為最為有效的方法,中國科學院光電技術(shù)研究所利用自適應光學技術(shù),測量了感光細胞的密度,以及得到了視網(wǎng)膜血管的高分辨率拼圖。深圳大學光電子研究所屈樂軍通過自適應技術(shù)得到了視網(wǎng)膜單細胞圖像.Vienna?大學和?Murcia大學將自適應光學技術(shù)與光纖相干層析技術(shù)的結(jié)合運用,得到了高分辨率的視網(wǎng)膜圖像。

利用自適應光學成像,提供了視網(wǎng)膜細胞結(jié)構(gòu)的高分辨率圖,為病理研究提高了很多的依據(jù),如解釋了色盲產(chǎn)生的原因.并且在很多臨床方面也有很多的應用,如對青光眼進行診斷,也可以由視網(wǎng)膜的腫脹情況判斷是否有糖尿病等等。

5.3.波前校正在生物醫(yī)學成像上的應用

波前校正在生物醫(yī)學成像方面主要有深層次組織成像,超聲輔助渾濁介質(zhì)聚焦,基于光纖成像,寬市場成像等等,為生物醫(yī)學成像這一塊有巨大的技術(shù)推進。

查看更多光學透鏡、紅外濾光片等光學新聞請訪問我們的官方網(wǎng)站www.giaitech,com.cn