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OKO变形镜MMDM 15-37是一款直径为15毫米、由37个执行器控制的微机械薄膜变形镜。
MMDM 15-37采用金属薄膜作为镜面材料,通过微机械加工(MEMS)工艺制成。薄膜的边缘固定在周围的框架结构上,下方有控制电极阵列。薄膜一般具有多层结构,包括电介质层、金属层、氮化硅层等,厚度一般为0.5~10微米。
当在薄膜下方的电极上施加电压时,电极和薄膜之间产生静电吸引,导致薄膜发生形变。通过在不同电极上施加不同电压(即不同的电压组合),可以使薄膜产生不同的形变,从而实现对波前的动态校正。
OKO变形镜MMDM(微机械薄膜变形镜)是采用MEMS工艺制造的静电驱动连续镜面变形镜,具有体积小、重量轻、功耗低、光学质量高、校正范围大、响应速度快、集成度高等特点,广泛应用于激光光束控制、腔内激光控制、实时大气校正、全息、光通信等领域。
体积小巧轻盈:MMDM 15-37体积小巧,重量仅为140克,便于集成到各种光学系统中。
功耗极低:由于仅靠静电吸引产生形变,驱动电流极小,因此虽然驱动电压达到上百伏,但消耗的电功率较低。实验中曾测量到40通道的MMDM在工作模式下功耗不超过1W,MMDM 15-37的功耗同样可忽略不计。
光学质量高:初始面形RMS偏差小于0.45微米(也有说法为小于9纳米,在10毫米孔径内),表面非常光滑,散射可以忽略不计。能够很好地拟合波前畸变曲面,对波前畸变进行校正。
大校正范围:总波前变形高达25微米,可以校正幅度高达3微米的Zernike 3阶和5阶像差,79通道的MMDM甚至可以纠正所有5阶的Zernike像差。
可承载高功率激光:镜面采用了金属和金属介电涂层,可承载功率高达1kW的高能激光。
零迟滞:MMDM 15-37不存在滞环(即hysteresis,又称滞洄、磁滞效应),形变重复性较好。根据控制电压和形变之间的定量关系,可以实现镜面形变的高精度控制,可用于前馈控制系统(无反馈控制)。
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产地 |
荷兰 |
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光孔形状 |
接近圆形。 |
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光孔尺寸 |
直径15毫米。 |
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镀膜材料 |
金属或金属+电介质。 |
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执行器数目 |
37个。 |
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控制电压 |
0~300V。 |
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初始面形RMS偏差 |
小于0.45微米,也有说法为小于9纳米(在10毫米孔径内),表明其初始面形非常平整,光学质量高。 |
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初始波前畸变 |
1.5个条纹@633nm,说明其初始波前质量较好。 |
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反射率 |
在可见光波段大于89%,部分资料提到反射率可优化至更高水平,如99%的1060nm高反膜或550~1000nm(中心波长800nm)反射率98%的超宽带金属/电介质膜。 |
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表面缺陷 |
镜面中心区域表面缺陷少于2处,确保光束质量不受明显影响。 |
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变形镜中心max变形量 |
10微米,可实现较大幅度的波前校正。 |
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总波前变形范围 |
高达25微米,能够校正幅度较大的波前畸变。 |
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单个执行器max形变量 |
至少达到1000nm~1300nm,确保每个执行器都能有效贡献形变。 |
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重量 |
140克,体积小巧轻盈,便于集成。 |
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厚度 |
薄膜厚度一般为0.5~10微米,具体取决于技术实现。 |
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功耗 |
极低,实验中曾测量到40通道的MMDM在工作模式下功耗不超过1W,MMDM 15-37的功耗同样可忽略不计。 |
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热管理 |
镜面采用了金属和金属介电涂层,可承载功率高达1kW的高能激光,部分资料提到通过特殊设计可承受600W连续激光。 |
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零迟滞 |
不存在滞环,形变重复性较好,可根据控制电压和形变之间的定量关系实现高精度控制。 |
激光系统:MMDM 15-37可用于激光束的动态波前校正,提高激光束的质量和聚焦能力。在激光加工、激光通信等领域有广泛应用。
望远镜系统:在天文望远镜中,MMDM 15-37可以校正大气扰动引起的波前畸变,提高成像分辨率和清晰度。
眼科设备:在眼科自适应光学系统中,MMDM 15-37可用于校正人眼像差,提高视网膜成像质量,为眼科疾病的诊断和治疗提供有力支持。
显示器和成像光学:MMDM 15-37还可用于显示器和成像光学中的低阶光学像差(如散焦、像散、彗差等)的快速动态校正,提高成像质量和显示效果。