大口径压电陶瓷可变形镜在高功率激光校正中的应用

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"Wide aperture piezoceramic deformable mirrors for aberration correction in high-power lasers" 这篇研究论文聚焦于在高功率激光系统中用于校正像差的宽孔径压电陶瓷可变形镜的设计与性能测试。标题中的"wide aperture"指的是这种可变形镜具有大的视场,能够覆盖更广的空间范围;"piezoceramic"是指采用压电陶瓷材料,这种材料能够将电信号转化为机械形变,从而改变镜子的形状;"deformable mirrors"即可变形镜,是光学系统中用于校正像差的重要元件;而"aberration correction"则是指通过调整可变形镜来修正光路中的像差,提高光学系统的成像质量。 在描述中提到,研究团队开发了一款尺寸为410 mm × 468 mm的可变形镜,它由双层压电陶瓷板和多层压电陶瓷堆叠控制。"bimorph piezoceramic plates"指的是由两层不同极化方向的压电陶瓷组成的结构,能够提供更大的形变能力。"multilayer piezoceramic stacks"则可能是指多层堆叠的压电陶瓷,以实现更精细、更复杂的形状控制。通过测量所有驱动器(actuators)的响应函数,研究人员能够了解每个驱动器对镜面形状变化的贡献。此外,他们还使用了Fizeau干涉仪和Shack-Hartmann波前传感器来评估镜子的表面形状。Fizeau干涉仪是一种常用的光学测量工具,用于检测平面度和平坦度,而Shack-Hartmann波前传感器则可以测量光波前的畸变,从而量化像差。 研究表明,这款可变形镜能够将表面的平坦度改善至残余粗糙度为0,这意味着在修正像差后,镜面的平整度达到了非常高的标准。这对于高功率激光系统来说至关重要,因为高功率激光的传播对光学组件的表面质量和精度有着极高的要求。这些高性能的可变形镜能够在高功率激光应用中,如激光切割、激光焊接、激光打标以及激光核聚变实验等,有效提升光束质量,减少能量损失,增强系统的稳定性。 论文发表在《High Power Laser Science and Engineering》2016年第4卷第4期,是开放获取的,遵循Creative Commons Attribution许可证,允许在遵守一定条件下自由使用。文章的DOI为10.1017/hpl.2016.3,作者包括Vadim Samarkin, Alexander Alexandrov, Gilles Borsoni, Takahisa Jitsuno, Pavel Romanov, Aleksei Rukosuev和Alexis Kudryashov,他们分别来自俄罗斯莫斯科国立机械工程大学(MAMI),法国AKAOptics SAS和日本大阪大学的激光工程研究所。 这篇研究工作展示了在高功率激光系统中,通过使用创新的压电陶瓷可变形镜技术,能够实现精确的像差校正,这对于提升整个系统的性能和效率具有重要意义。