4.2.各種波前校正器的原理及發展狀況
4. 2.1.分離(lí)促動器連續表麵變形鏡
分離促動器連續表(biǎo)麵變形鏡由(yóu)鏡麵薄(báo)片,基底以及促動器構(gòu)成(chéng),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(xìn)號,從而引(yǐn)起其長(zhǎng)度的改變達到改變麵形目的(de),實現波前校正。
在設計過程中為滿足變形量,擬(nǐ)合能力和麵形誤差等要求有很多的設計要求(qiú)。
分(fèn)離促動器連續表麵變形鏡憑借其高響應(yīng)速度,高可靠性,對波像差擬合能(néng)力(lì)較好(hǎo)等優點在(zài)天文望遠鏡(jìng),激(jī)光大氣傳輸等領域應(yīng)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(diàn)力,氣體壓力等外力對薄(báo)膜麵形進行變形及維持,主(zhǔ)要有靜電拉伸式,充氣式,電子槍控製(zhì)壓電薄膜等等 7。
薄膜反射鏡由於麵密度較低,易於折疊展開,製造成本較(jiào)低等(děng)諸多優點,但也存(cún)在麵型控製,反射鏡支撐結構上麵的難點。主要運(yùn)用在(zài)超輕量,超大口(kǒu)徑的空間反射鏡中(zhōng).在未來隨著科學技(jì)術的發展可能會(huì)在太空望遠(yuǎn)鏡,偵察相機等方麵(miàn)得到應用。
4.2.3.MEMS 變形鏡
MEMS 變形鏡是(shì)用類似於電子(zǐ)芯片光刻技術製成的多個微小校正單元的變形(xíng)鏡,有兩種製作方(fāng)法,一種是類似於(yú)薄膜(mó)變形鏡的校正器,一種是類似於分離促動器變形鏡。MEMS 變形(xíng)鏡優點有成(chéng)本較低,驅動(dòng)器的(de)穩定性和移動性較好,但也存在一定的問題,如(rú)靜電驅動 pull-in 現象使得(dé)校正行程有限,難以(yǐ)集成控製等(děng)等問題,更(gèng)為廣泛的(de)應用還(hái)需要進一步的處(chù)理和研究,現在 MEMS 自適應光學成像係統(tǒng)在眼科(如文獻 8中利用 MEMS 變形鏡(jìng)構建了視網膜成像自適應光學係統),以及很多高分辨率(lǜ)成像係統中。
五(wǔ)、自適應光學應用
自適(shì)應光學是可以用(yòng)來實時測量,校正由於大氣湍流以(yǐ)及各種成像介質所帶來的波前畸變,提高成像分辨率的光(guāng)學新技(jì)術。目前在天文觀測,激光傳輸係統,空間(jiān)目(mù)標探測,人眼視(shì)網膜成像(xiàng)方麵有很廣(guǎng)泛的應用。
5.1.自適(shì)應光學在(zài)天文觀(guān)測中的應用
自適應光(guāng)學係統在天文觀測中主要是通過校正大氣湍流所(suǒ)引起的波前誤差。從自適應光學的發展(zhǎn)曆程中可以得知天文觀測(cè)以及空間目標探測有著長久的技術(shù)積累,特別是在美(měi)國的軍方方麵,如(rú)美國的空軍毛伊(yī)島光學站 5,在美國的毛伊島光學站有一台口徑為 3.67m 的自適應光電係統,以及NASA 的哈勃,韋伯(bó)望(wàng)遠鏡都采用了自適應光學技術。歐洲的南方天(tiān)文台也利用自適應光學係統進行天文觀(guān)測,可以用來分辨天(tiān)文中的雙星係統。
5.2 自適應(yīng)光學在人眼視網(wǎng)膜成像方麵的研究
人眼的結(jié)構構成複雜,存在動態像差,雖然現在(zài)的顯微成像技術如熒光(guāng)素眼底血管造(zào)影,光學(xué)相幹層(céng)析(xī)技術(shù)能夠使分辨能力達到 10-40um,但是由於動態像差的存在仍然無法觀測視網膜細胞的情況。為了對(duì)視(shì)覺病理做更深層次的(de)研究,觀察視網膜細胞便成為最為有效的方法,中國科學院光電(diàn)技術研究所利用自適應光學技術,測量了感光細胞的密度,以及得到了視(shì)網膜血管的高分(fèn)辨率拚圖(tú)。深圳大(dà)學光(guāng)電子研究所屈樂軍(jun1)通過自適應技術得到了視網膜單細胞圖像.Vienna 大學和 Murcia大學將(jiāng)自適應光學技術與光纖相幹層析技術的結合運用,得到了高分辨率的視網膜圖像。
利用自適(shì)應(yīng)光學成像,提供了視網膜細胞(bāo)結構的高(gāo)分辨率圖,為病(bìng)理研究提高了很多的依據,如解釋了(le)色盲產生的原因.並且在很多臨床方麵也有很多的(de)應用,如對青(qīng)光眼進行診斷,也可(kě)以由視(shì)網(wǎng)膜的腫脹情況判斷是否有糖尿(niào)病等等。
5.3.波(bō)前(qián)校(xiào)正在生物醫學成像上的應(yīng)用
波前校正在生物醫學(xué)成像方麵(miàn)主要有深層次組織(zhī)成像,超聲輔(fǔ)助渾濁介質聚焦,基於光纖成像,寬市場成像等等,為生物醫學成像這一塊有巨大的技術推進。
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