結構：

• 薄膜變形鏡一般采用金屬薄膜作為鏡面材料，通過微機械加工（MEMS）工藝制成，因此又稱MEMS變形鏡。

• 薄膜的邊緣固定在周圍的框架結構上，薄膜下方有控制電極（見下圖）。

• 薄膜一般具有多層結構，主要包括電介質層(dielectic stack)、金屬層(metal)、氮化硅層(Silicon nitride)等。厚度一般為0.5~10微米，直徑為5~50毫米。

工作原理：

• 當在薄膜下方的電極上施加電壓時，電極和薄膜之間產生靜電吸引（eletrostatic attraction），從而導致薄膜發生形變。

• 如果在所有的電極上施加相同的電壓，則薄膜會產生球形的形變（球形凹陷）。

• 在不同的電極上施加不同電壓（即不同的電壓組合），則可以使薄膜產生不同的形變。

偏置控制（雙向變形）：

• 由于電極與薄膜之間只存在吸引力而不能產生排斥力，因此薄膜只能朝著電極的方向產生形變（即凹面形變），而不能產生凸面形變。

• 在實際使用過程中，為了使薄膜產生雙向變形（能凹能凸），通常在校準光路的時候給變形鏡先施加一個偏置電壓（如下圖所示），使變形鏡產生偏置形變，這樣變形鏡就可以此為基礎產生凹凸變形。

控制精度：

• 薄膜變形鏡不存在滯環（即hysteresis，又稱滯洄、磁滯效應），形變重復性較好。

• 根據控制電壓和形變之間的定量關系，可以實現鏡面形變的高精度控制，可用于前饋控制系統（無反饋控制）。

電功耗：

• 由于薄膜變形鏡僅靠靜電吸引產生形變，驅動電流極小，因此雖然驅動電壓達到上百伏，但消耗的電功率較低。

• 實驗中曾測量到40通道的MMDM在工作模式下功耗不超過1W。

規格型號：

• OKO公司生產的薄膜變形鏡主要規格如下表所示。

• 所有變形鏡的單個執行器最大形變量（maximum deflection per actuator）至少達到1000nm~1300nm。

技術參數：

• 最常用的15mm口徑37通道的MMDM照片如下圖所示，其主要技術參數如下表所示（見產品手冊第7.3節）。

產品特點：

• 體積小巧輕盈，特別是與連續面板壓電鏡相比；

• 功耗可忽略不計；

• 光學質量高，初始面形RMS偏差小于9 nm；

• 表面非常光滑，散射可以忽略不計；

• 大校正范圍：總波前變形高達25μm；

• 鏡面采用了金屬和金屬介電涂層；

• 可承載功率高達1 kW的高能激光；

• 參數漂移可忽略不計移；

• 零遲滯；

形變干涉圖：

變形鏡初始面形及施加電壓后的干涉圖（與平面鏡產生干涉）如下圖所示，可以看出，變形鏡可以很好地擬合波前畸變曲面，對波前畸變進行校正。

最佳光學孔徑：

變形鏡校正波前畸變的過程實質上是其鏡面形變不斷逼近和抵消波前畸變曲面的過程。根據彈性力學理論，變形鏡鏡面的形變可以用泊松方程（Poisson equation）來描述和計算。由于部分Zernike曲面對于光學孔徑的邊界條件有特殊要求，部分執行器必須置于光學孔徑的外部以取得最佳校正效果。在實際操作中，一般將MMDM鏡面直徑設計為光束直徑的1.4~1.6倍（即光束直徑為MMDM鏡面直徑的0.6~0.7倍）。

光功率負載：

激光負載會引起鏡面溫度上升，導致鏡面產生熱膨脹，從而降低其表面張力。為了降低高功率光負載對鏡面產生的不利影響，OKO變形鏡在設計和生產過程中采取了一系列措施以提高其負載能力，例如：

• 鏡面除了鍍高反射率金屬外，還采用電介質層進一步增強其反射率； 

• 降低薄膜與電極之間的熱阻； 

• 降低電極與襯底及外界環境的熱阻，便于熱量擴散；

補充說明：

• 微機械薄膜變形鏡具有為校正低階像差而優化的執行器幾何形狀，其中12個執行器位于10mm的工作孔徑之外，并安裝在壓電傾斜臺上。

• OKO的一些標準 MMDM參數 呈現在下面。有關標準可變形鏡的完整概述，請參閱我們的產品手冊。要請求自定義設計的 MMDM，請與我們聯系。

此外，OKO還提供不同參數的MMDM。

產品手冊：

1-channel MMDM.pdf                              17-channel MMDM.pdf

30mm 79-channel MMDM.pdf                    19(37)  - channel MMDM.pdf

30mm 39-channel MMDM.pdf                    Linear 19 (38)-channel MMDM.pdf

96-channel  MMDM.pdf                            Linear 39-channel MMDM.pdf                    

AO -OKO-產品匯總.pdf

注：本頁圖片與產品手冊均來自于荷蘭OKO公司網站，更多信息請訪問：http://www.okotech.com/

Note : The figures and product manuals in this page are originally from the website of OKO Tech (i.e., Flexible Optical B.V.), The Netherlands . For more information, please visit : http://www.okotech.com/

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產品宣傳頁：

【OKO】微機械薄膜變形鏡.pdf