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(xù)表麵變形鏡
分離促(cù)動(dòng)器連續表麵變形鏡由鏡麵薄片,基底以及促動器(qì)構成,促動器主要有壓電促動器(PZT),伸(shēn)縮(suō)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(biàn)麵形目的(de),實現波前校正。
在設計過程(chéng)中為滿足變形量(liàng),擬合能力和麵形誤差等要求有很多(duō)的設計要求。
分離促動器(qì)連續表麵變形鏡憑借其高響應(yīng)速度(dù),高(gāo)可(kě)靠性,對波像差擬(nǐ)合能力較(jiào)好(hǎo)等優點在天文(wén)望遠鏡,激光大氣傳輸等(děng)領域應用較多。
4.2.2.薄膜反射鏡
薄膜反射鏡(jìng)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(chí),主要有靜電拉伸式,充氣式,電子槍控製壓電薄膜等等 7。
薄膜反射鏡由於麵密度較低(dī),易於折疊展開(kāi),製造成本較低(dī)等諸多(duō)優點,但也存在麵型(xíng)控製(zhì),反射鏡支撐結構上麵的難點。主要運用在超(chāo)輕量,超大口徑的空間反射鏡中.在未來隨著科學技術的發展可能會在太(tài)空望遠鏡,偵察相機(jī)等(děng)方麵得到應用。
4.2.3.MEMS 變形鏡
MEMS 變形鏡是用類似於電子芯片光刻技術製成的(de)多個微小校正單元的變形鏡,有兩種製作(zuò)方(fāng)法,一種是類似於薄膜變形鏡的校正器,一(yī)種是類似於分離促動器變形鏡。MEMS 變形鏡優點有成(chéng)本較低,驅動器的穩定(dìng)性和(hé)移動(dòng)性(xìng)較好,但也存在一定的問題,如靜電驅(qū)動(dòng) pull-in 現象使得校(xiào)正行程有限(xiàn),難以集成控製等等問題,更為廣泛的應用還需要進(jìn)一步的處理和研究,現在 MEMS 自適應光(guāng)學成像係統在眼科(如文獻 8中利用 MEMS 變形鏡構建了(le)視網膜成像自適應光學係統),以及很多高分(fèn)辨(biàn)率成像係統中。
五、自適應光學應用
自適應光學是可以用來實時測量,校正由於大氣(qì)湍流以及各種成像介質所帶(dài)來(lái)的波前畸變,提高成像分辨率的光學新技術。目前在天文觀測,激光傳輸係統,空間目標(biāo)探測,人眼視網膜成像方(fāng)麵有很廣泛的應用。
5.1.自適應(yīng)光學在天文(wén)觀測中的應用
自適應光學係(xì)統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(guāng)學的發展曆程中可以得知天文(wén)觀測以(yǐ)及空間(jiān)目標探測有著長久的技術積累,特別是在(zài)美國的軍方方(fāng)麵,如美國的空軍毛伊島光學站 5,在美國的毛伊島光學站(zhàn)有(yǒu)一台口徑為 3.67m 的自適應光(guāng)電係(xì)統,以及(jí)NASA 的(de)哈勃(bó),韋伯望遠鏡都采用了自適應光學技術。歐洲的南方天文台也利用自(zì)適應光學係統進行天(tiān)文觀測,可以用來分辨(biàn)天文中(zhōng)的雙星係統。
5.2 自適應光學在人眼視網膜成像方麵的研究
人眼的結構構成複(fù)雜,存在動態像差,雖然現在(zài)的(de)顯微成像(xiàng)技術如熒光(guāng)素眼底血管造影,光學相幹層析技術能夠(gòu)使分辨能力達到 10-40um,但(dàn)是由於動態像差的存在仍然無法觀測(cè)視網膜細(xì)胞的情況。為了(le)對(duì)視覺病理做更深層次的研究,觀察視網膜細胞(bāo)便(biàn)成為最為有效的方(fāng)法,中國科學院光電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(jí)得到了視網膜血管(guǎn)的高分辨率拚圖。深圳大(dà)學光電子研究所屈樂軍通過自適應技術得到了視網膜單細胞圖(tú)像(xiàng).Vienna 大學和 Murcia大(dà)學將自適應光學(xué)技術與光纖相幹層析技術的結合運(yùn)用,得到了高分辨率的視網膜(mó)圖像。
利用自適應光學成(chéng)像,提供了視網膜細胞結構的高分辨(biàn)率圖,為病理研究提高了很多的依據,如解釋了色盲產生的原因.並且在很多(duō)臨(lín)床方麵也有很(hěn)多的應用,如對青光眼進行診斷,也可以由視網膜的腫脹情況判斷是否有糖尿病等等。
5.3.波前校正(zhèng)在生物醫學成像上的應用
波前校正在生物醫學成像方麵主要有深層次組織成像,超聲輔助渾濁介質聚(jù)焦,基於光(guāng)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(tuī)進。
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