Корректор волнового фронта

(71) Ленинградский институт точноймеханики и оптики(54) КОРРЕКТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА(57) Изобретение относится к опмеханической промышпенности и пвсего к адаптивной оптике. Цельретения является повышение точностикоррекции волнового фронта. Для этого в корректор волнового Фронта, содержащий пластину из электрическидеформируемого материала, жесткосоединенную по всей поверхности сотражающей пластиной, имеющей зеркальную внешнюю поверхность, общийэлектрод, помещенный между пластинами, набор управляющих электродов,расположенных на противоположной отобщего электрода поверхности пластины из электрически деформируемогоматериала, блок управления, усилители, выходь 1 которых соединены с управляющими электродами, отражающая пластина изготовлена из деформируемогоэлектрическим полем материала, ее тико вых режде ру ю изоб- Ро, Фе СЛ лы выго Целью изение т.очноронта. На фигИзобретение относится к о механической промышленности, к адаптивной оптике, и может пользовано в системах оптиче работки информации. тения являетсякоррекции волн икоименныть ис ой обволно3 - Фо показан корректо ВФ)1 на фиг. 2 и во о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИНМПРИ П(НТ СССР1)5 С 02 В 5/10, 26/06 2зеркальная внешняя поверхность выполнена в виде тонкого слоя проводящего вещества, выходы блока управлениясоединены с входами Формирующего блока, выходы которого соединены с входами усилителей, причем зеркальнаявнешняя поверхность подключена к дополнительному выходу Формирующегоблока. Кроме того, формирующий блоксодержит устройства вычитания сигналов, включенные между его входами иодами в каждом канале, и масштабиющий сумматор сигналов, входы котого соединены с входами Формирующегоблока, а выход подключен к устройствам вычитания сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующегоблока, В другом варианте выполненияформирующий блок содержит устройствавычитания сигналов, включенные междуего входами и выходами в каждом канале, и соединенные последовательно масштабирующий сумматор сигналов и интегратор, причем входы масштабирующего сумматора сигналов соединены с выходаья формирующего блока, а выход интегратора подключен. к устройствам вычитания сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего бло" . ка. 2 з.п. ф-, 4 ил.На Ляющнх гаемог семи у рами о иг. 4 показаны диаграммы управ- напряжений прототипа и предла 55 корректора в случае применения равляющих электродов, где пифозначены: 13 - диаграмма упь 1 ирующий блок, варианты; на фиг, 4 диаграммы управляющих напряжений ирототипа и предлагаемого корректора,Корректор состоит из пластины 1 из деформируемого электрически материала, жестко соединенной (склеенной, сиаянной и т,д,) с отражающей пластиой 2 также из электрически деформир емого материала. На внешней поверх- Оости пластины 1 расположены управл ющие электроды 3, а общий электрод 4 размещен между пластинами 1 и 2, Н внешнюю поверхность отражающей п астины 2 нанесен дополнительный 15равляющий электрод 5 в виде тонког зеркального слоя проводящего веества, Управляющие электроды 3 подючены через усилители 6 и Формируй блок 7 к блоку 8 управления, Д иолнительный выход Формирующего б ока 7 подключен к дополнительному равляющему электроду 5.Корректор ВФ по п, 2 формулы изобретения (Фиг, 2) отличается от кор ректора ВФ по п. 1 формулы тем, что формирующий блок 7 содержит устройс ва 9 вычитания сигналов, включенные между его входами и выходами в каждом канале, и масштабирующий сумтор 10 сигналов, входы которого соединены с входами Формирующего б ока 7, а выход подключен к устройствам. 9 вычитания сигналов и через допопнительный усилитель 11 соединен с дополнительным выходом формирующего35 бпока 7,Корректор ВФ по п, 3 формулы изобретения (фиг 3) отличается от кор ректора ВФ по п, 1 формулы тем, что40ормирующий блоксодержит устройства 9 вычитания сигналов, включень 1 ые между его входами и выходами н каждом канале, и соединенные последовательно масштабирующий сумматор 10 сигналов и интегратор 12, причем 1 ходы масштабирующего сумматора 10 сигналов соединены с выходами Формирующего блока 7, а выход интегратора 12 подключен к устройствам 9509 ычитания сигналов в каждом канале И через усилитель 11 соединен с дополнительным выходом формирующего блока 7.ния дополнительным приводом компсади дефокусиронки приводит кчто остаточный вектор сигналов,ваемый на управляющие электродыкого зеркала для компенсации исний более высокого порядка, умешается по амплитуде, что ведет ому, пода ги е увеличению ректиру она корри котором мплитчдного диамых искажений ВФщие корректром игналы упра нля равляющих напряжений, сформированныхблоком управления; 14 - диаграмма управляющих напряжений, ограниченныхусилителями н прототипе; 15 - уровеньограничения управляющих напряжений,определяемый напряженностью электрического поля, деполяризующей пьезокерамику, или напряжением пробоя электрострикционной керамики; 16 - по-стоянная по амплитуде составляющаявходного сигнала на выходе масштабирующего сумматора сигналов; 17 - переменная по амплитуде составляющаявходного сигнала на выходе усилителейн предлагаемом корректоре устройстна.Работа предлагаемого корректораоснована на той закономерности, чтопри снижении порядка ;:берраций в задачах общего характера атмосфернойоптики) растет доля искажений оптического излучения, вносимых даннымиаберрацнями, При этом дефокусировка,являясь аберрацией низкого порядка,вносит один из наиболее значительныхвкладов в общее искажение оптическогои злуч ения,Особенностью биморфных гибких зеркал является то, что при подаче одинаковых напряжений на все управляющиеэлектроды отражающая поверхностьпринимает сферическую Форму, следовательно, для .омпенсации дефокусировкибиморфным гибким зеркалом достаточноиспользовать один управляющий электрод, покрывающий всю поверхностьпьезоэлектрической пластиныТа.ким образом, постоянная по амплитуде составляющая в спектре многомерного сигнала управления биморфным гибким зеркалом (или среднеезначение вектора управляющих сигналов) пропорциональна величине дефокусировки корректируемого сигнала,Определение средней составляющейвектора управляющих биморфным гибкимзеркалом сигналов, затем вычитаниеее из этого вектора сигналов и одновременное использование для управле 161565545 50 не входят в зону насьпцения, что повышает точность работы устройства.Корректор ВФ работает следующим образом.Управляющие напряжения с выходовблока 8 управления подаются на входыформирующего блока 7, Примерный виддиаграмм управляющих напряжений вслучае применения семиканальногокорректора ВФ показан на фиг. 4 подномером 13. Под номером 15 показануровень напряжения насьпцения усилителей 6, который устанавливается приих настройке в зависимости от напряженности электрического поля деполяризации.пьезокерамики, примененнойв корректоре ВФ, и ее толщины. Нафиг. 4 видно, что управляющие напряжения 13 выходят за пределы уровнянапряжения насыщения 15, что при непосредственной подаче их на управляющие электроды 3 приведет к тому,что управляющие напряжения будутограничены усилителями б до уровня15 и примут вид 14. Следовательно,погрешность аппроксимации корректором ВФ заданной формы ВФ будет велитаВ предлагаемом корректоре формирующий блок 7 разделяет многомерныйуправляющий сигнал блока 8 управленияна постоянную и переменную по амплитуде составляющие. Постоянная поамплитуде составляющая 16 управляющего сигнала (фиг. 4) подается надополнительный управляющий электрод5, который обеспечивает сферическуюдеформацию отражающей поверхностикорректора ВФ, т.е, компенсацию дефокусировки. Переменная по амплитудесоставляющая 17 управляющего сигнала(фиг. 4) через усилители б подаетсяна управляющие электроды 3, обеспечивающие компенсацию остальных (кромедефокусировки) искажений ВФ. Каквидно из диаграмм на фиг. 4, предлагаемый корректор обеспечивает сохранение точности компенсации искаженийВФ даже в случае значительного превьппения управляющими напряжениями,формируемыми блоком 8 управления,уровня напряжения насьпцения усили телей 6.Формирующий блок работает следующим образом (фиг. 2),Управляющие сигналы с вьиодовблока 8 управления подаются одновременно на первые входы устройств 9 5 10 15 20 25 30 35 40 вычитания сигналов и маспггабируюшийсумматор 10 сигналов, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное среднему (постоянному поамплитуде) значению управляющих сигналов, Это напряжение подается одновременно на вторые входы устройств 9вычитания сигналов и через усилитель11 - на дополнительный управляющийэлектрод 5, На выходах устройств 9вычитания сигналов формируется многомерный сигнал, равный переменной поамплитуде составляющей сигнала управления, который через усилители 6 подается на управляющие электроды 3,Действие формирующего блока 7 согласно фиг. 3 отличается от действияэтого блока согласно фиг, 2 тем, чтов нем применяется не прямая, а обратная связь по средней составляющеймчогомерного управляющего сигнала,Средняя (постоянная по амплитуде)составляющая сигнала управления формируется путем подачи на входы масштабкрующего сумматора 10 сигналовнапряжений с выходов устройств 9 вычитания сигналов. На выходе масштабирующего сумматора 10 сигналов вклю-.чен интегратор 12, ликвидирующий статическую ошибку средней составляющейсигнала управления,Корректор ВФ может быть изготовлениз следующих элементов, Пластины 1и 2 из пьезокерамики ЦТСили ЦТБС-З,Жесткое соединение между пластинамии 2, содержащее общий электрод 4,может быть реализова.но вакуумным напыпением серебра на поверхноСти обеихпластин и затем спайкой их припоемПОСВили ПОКСс использованиемсеребряной фольги в качестве электрического вывода. Управляющие электроды 3 и дополнительный зеркальный управляющий электрод 5 могут быть получены также методом вакуумного напыления серебра или алюминия с последующей полировкой электрода 5, Усилители 6 и 11 могут быть изготовлены по схеме высоковольтного усилителя. Блок 8 управления может быть изготовлен по самым различным схемам в зависимости от алгоритма настройки корректора ВФ, Масштабирующий сумматор 10 электрических сигналов и интегратор 12 могут быть изготовлены на операционньи усилителях.Формула изобретения1, Корректор волнового фронта, содержащий пластину, выполненную из электрически деформируемого материала жестко соединенную по всей нове хности с отражающей пластиной с зе кальной внешней .поверхностью, об й электрод, расположенный между пл тинами, набор управляющих электро в, расположенных на противоположно от общего электрода поверхности пл тины из электрически деформируем о материала, блок управления, ус ители, выходы которых соединены с авляющими электродами, о т - л ч а ю щ и й с я тем, что, с це- ль повышения точности коррекции во нового фронта, отражающая пластина изготовлена из электрически дефо мируемого материала, ее зеркальна внешняя поверхность выполнена в иде слоя проводящего вещества, вь оды блока упранпения соединены с ходами формирующего блока, выходыко орого соединены с входами усилит ей, а зеркальная внешняя поверх- но ть подключена к дополнительному вь оду формирующего блока,2, Корректор по и. 1, о,т л и -ч а ю щ и й с я тем, что формирующий блок содержит устройства вычи-,5тания сигналов включенные между егоЭвходами и выходами в каждом канале,и масштабирующий сумматор сигналов,входы которого соединены с входамиформирующего блока, а выход подклю 10 чен к устройствам вычитания сигналовв каждом канале и через усилительсоединен с дополнительным выходомформирующего блока,3. Корректор по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что формирующий блок содержит устройства вычитания сигналов, включенные между еговходами и выходами в каждом канале,и соединенные последовательно масштабирующий сумматор сигналов и интегратор, причем входы масштабирующего сумматора сигналов соединеныс выходами формирующего блока, а25 выход интегратора подключен к устройствам вычитания сигналов в каждом канале и через усилитель соединен с дополнительным выходом формирующего блока.1615655 2 Л Пер ебейносов СоставителТехред М.дид рректор Т.Малец анд зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 РедактЗаказВНИИПИ 85 Тираж 465 осударственного комитета113035, Москва, Ж Подписное изобретениям и открытиям при ГКНТ Раушская наб., д. 4/5