|
【OKO】荷兰OKO波前校正器OKO波前校正器介绍：
前言： 1997年，荷兰OKO公司成立（公司全名：Flexible Optical B.V.）。OKO公司是世界上最早进行自适应光学产品研发和销售的公司之一，该公司的创始人正是薄膜变形镜的发明人Vdovin博士。 OKO公司主营产品就是MMDM薄膜变形镜、PDM变形镜等自适应光学器件。因为变形镜优良的光学性能、低廉的价格，一经推出就受到了全世界范围内自适应光学研究人员和用户的关注和青睐。尤其是15mm口径、37通道的MMDM最受欢迎，被称为“OKO Mirror”。
变形反射镜 deformable mirrors（DM):
MMDM是怎么样变形的？ MMDM本质上是一种膜DM，是采用微加工技术制造（ bulk micromachining）的。其膜非常的薄，取决于具体所采用的技术，可制造的厚度在0.5至10μm，直径在5至到50毫米之间。这层薄膜安装在二维的电极阵列平面上，在膜和单个电极之间施加的任何电势都会导致膜因静电吸引而变形。不同的电压组合应用于各电极上可以在形成各样特定形状的膜表面，这便是MMDM能够随心所欲变形的原因。 当然，MMDM膜只能被静电吸引到电极结构上，产生相对于平面的凹形光学形状。但是，若我们选取一个稍微凹的平面作为参考，那么便可以说实现了双方向操作。为了实现这一点，膜最初应朝向执行器偏转，并通过调整执行器电压使其成为完美的球形。在这种状态下，膜可以从电极结构向正极移动，从负极向执行器结构移动，见图2.1。
MMDM都有些什么样的典型产品？
任何OKO DM的基本产品编号由3部分组成。第一部分是类型分类，如：“MMDM”或“PDM”等。第二部分是镜面孔径，单位为mm。第三部分，用减号“-”分隔，用来描述控制通道的数量。例如：“MMDM15-37”指直径为15 mm的薄膜微机械变形镜，由37个执行器控制。PDM50-109是指直径50 mm的压电变形镜，由109个执行器控制。”PDM11x55-20-linear“对应于带11x55 mm矩形孔径的线性压电DM，受控由20个执行器执行。
一、圆形镜面 1. MMDM10-1-focus 从编号我们可以发现，这面反射镜只有一个执行器，换言之，它仅能在维持整体球状的基础上，改变其中心的镜面形状。
这面镜子被设计用于离焦/散焦（defocus）像差的快速校正，可以在不到一毫秒的时间内将焦距从无穷大改变到大约50厘米，允许每秒改变焦距1000次。由于变焦的速度非常快，该反射镜可用于激光和成像系统中的焦点动态选择。 离焦/散焦（defocus)校正器是一种10毫米单通道MMDM，专门用于校正散焦像差。该反射镜在整个光圈上有优于2条条纹的P-V初始平坦度。对于镀铝器件，反射镜的光功率可在0…+2屈光度范围内连续控制。 DM的电容小于200 pF，电流消耗几乎为零。这些器件可以由一个电压源驱动，该电压源的内阻非常高，可达几十兆欧，因为它们不消耗直流电流。驱动器电压应在0至Vmax范围内。可用涂层：铝、金。可用尺寸：10mm。孔径为5 mm和15 mm的设备可按特殊订单提供。
组装后的反射镜和控制原理
2. MMDM 15-37 15mm 37通道的MMDM在1997年被引入，并且成为了最流行的变形反射镜之一，乃至被称为“OKO Mirror”。 如图7.4所示，反射镜包含一个安装在PCB支架上的硅片。该硅片包含被涂覆以形成镜子的氮化硅（复合材料）薄膜和一块包含控制电极结构、垫片和连接器PCB板。它同时也提供了镜像包作为服务，反射膜的形状被由施加在控制电极上的电压控制。
（注意：反射镜可被组装进不同的包装设计中，所以你到手的反射镜可能看起来会不同）
该装置可用于激光、望远镜、眼科设备、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。
3. MMDM15-17-TT 这个变形镜很特殊。它包含了用于补偿抖动的压电尖端倾斜工作台（piezoelectric tip-tilt Stage）。该变形镜已安装在独立的倾斜台上，集成在变形镜的外壳之中。 其原理大致和MMDM15-37一致，而其中的倾斜台则由两个施加在两个压电执行器上的电压控制。同样这个装置可用于激光、望远镜、眼科设备、显示器和成像光学中的低阶光学像差（如散焦、像散、彗差等）的快速动态校正中。
4.线形镜面 MMDM11x39-19/38 linear
硅微机械反射镜由OKO技术利用硅体微机械加工技术制造。 在时域上，该装置可用于控制飞秒级激光器和放大器中超快脉冲的持续时间和时间形状。在空间域中，该装置可以又作为一个普通的变形镜来控制扩展的一维激光束的相位，功能相当广泛。 镜子如图7.24所示，包含一块安装在PCB支架上的硅片。硅片包含经过涂层形成镜面微机械薄膜，并安装在6个测微螺钉上（见图7.24（b），以调整反射镜形状和反射镜与致动器的距离。
OKO公司的MMDM的型号还有很多，它们的原理基本类似，区别是光圈更大，执行器更多，调节更精细，笔者便不在此一一赘述。有兴趣的读者可以移步至：http://www.okotech.com/；查看更多MMDM型号与参数。
PDM又是怎么样变形的？它与MMDM有什么区别？
2) PDM ：Piezoelectric Deformable Mirrors 压电变形镜 原理： 压电DM最主要元件是一块由玻璃、熔接二氧化硅或硅（具体取决于应用）制成的薄固体板，该板涂有适当的光学涂层，并直接连结到以二维阵列排布的压电执行器上。因此，任何一个执行器的伸长都会导致反射板的整体形变。
不同于MMDM，PDM的执行器既可以拉也能推出反射板，并具有自由边缘。所以，当所有执行器以相同的位移一起移动时，反射板只会平移，而不会产生任何变形，平移的范围等于自由执行器的最大行程。若当仅某个执行器推或执行器的行程相差各异的时候，板子便会产生形变，从而达到校正波前的目的。
PDM又有那些产品？
1. PDM30-19 如图7.28所示，该反射镜由19个与底座支架连接的压电柱状执行器组成，其反光板连结在执行器的顶部结构上并涂上镜面。面板的形状由施加在面板上的电压控制执行器。 该装置可用于低阶的快速动态校正光学像差，如散焦、像散、彗差等激光、望远镜、眼科、显示器和普通成像光学。
2. PDM50-19/37/79/109 该反射镜原理上和上一个基本相同，但其拥有更大的光圈和更富有选择度的执行器。因此，该压电OKO反射镜能适用于激光、望远镜、眼科、显示器和一般成像光学中的大高阶光学像差（如散焦、散光、彗差等）的快速动态校正，此外，镜子可配备HR涂层和冷却风扇，特别适用于大功率应用，功率处理能力高达数十千瓦。
线形PDM 3. PDM11x55-20
如图7.48所示，反射镜由20个压电柱执行器组成，压电柱执行器连接至基座支架。反射板粘结在执行器结构的顶部，并进行涂层以形成反射镜。面板的形状由施加在致动器上的电压控制。与MMDM相同，线形的PDM既可以在时域上，用于控制飞秒级激光器和放大器中超快脉冲的持续时间和时间形状；也可以在在空间域中，又作为一个普通的变形镜来控制扩展的一维激光束的相位。
OKO公司更多PDM型号与参数，可移步至:【网站地址】。
OKO公司的变形镜的使用案例
1） Oskar Hofmann, Oliver Pütsch, Jochen Stollenwerk and Peter Loosen. Model-based analysis of highly dynamic laser beam shaping using deformable mirrors. Procedia CIRP 74:602 - 606, 2018. 本文考虑了不同型号的 OKO 镜片用于激光束成形的适用性。
2） Jacopo Antonello and Michel Verhaegen. 作者使用了17ch MMDM与压电尖端倾斜工作台
3） Patrick Llull, Xin Yuan, Lawrence Carin and David J Brady. Image translation for single-shot focal tomography. Optica 2(9):822–825, September 2015. Focus and depth of field are conventionally addressed by adjusting longitudinal lens position. More recently, combinations of deliberate blur and computational processing have been used to extend depth of field. Here we show that dynamic control of transverse and longitudinal lens position can be used to decode focus and extend depth of field without degrading static resolution. Our results suggest that optical image stabilization systems may be used for autofocus, extended depth of field, and 3D imaging. 作者使用了17ch MMDM与尖端倾斜阶段
4）Kaoru Yamanouchi, Steven Cundiff, Regina Vivie-Riedle, Makoto Kuwata-Gonokami and Louis DiMauro (eds.). Ultrafast Phenomena XIX: Proceedings of the 19th International Conference, Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan, July 7-11, 2014. Chapter Measurement and Characterization of Sub-5 fs Broadband UV Pulses in the 230–350 nm Range, pages 744–748, Springer International Publishing, 2015. We report a new design of an all-reflective 3rd-order frequency resolved optical gating setup (FROG) for measurement and characterization of ultrashort UV-pulses in the 230–350 nm spectral range and tested it using 7.3 fs pulses generated in the 250–300 nm range. This setup allows also heterodyne detection which significantly increases its sensitivity. 作者使用了线性MMDM
4） Saisai Niu, Jianxin Shen, Chun Liang, Yunhai Zhang and Bangming Li. High-resolution retinal imaging with micro adaptive optics system. Appl. Opt. 50(22):4365–4375, August 2011. 作者描述了一个基于 OKO 技术公司的 37 通道 MMDM 和沙克-哈特曼波前传感器的视网膜成像系统。
5） Nicholas Devaney, Eugenie Dalimier, Thomas Farrell, Derek Coburn, Ruth Mackey, David Mackey, Francois Laurent, Elizabeth Daly and Chris Dainty. 眼部和大气波面的校正：各种变形镜的性能比较。
事实上，我只是从如山堆积般的论文中选取了几篇比较有意思和代表意义的，有兴趣的读者可以移步至OKO官网:【）】,上面罗列了大量国际上使用OKO公司变形镜发表的学术论文和研究成果。
术语栏：
像差：因为系统本身或者外界因素导致的，所得到的次成像与理论成像的差距。 光圈：光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常是在镜头 内。对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们可以通过在镜 头内部加入多边形或者圆形，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，这个装 置就叫做光圈。 执行器：在反射镜中，用于控制局部镜面形状的单元。 通道数：执行器的数量，同时也是输入端需要输入的电压数量。 离焦/散焦（defocus)：离焦，就是偏离焦点引起的像质模糊；散焦，焦点还处在焦点位置， 但是由于物理原因造成成像不够清晰。（说法不一，在此暂时统一归为一类）
更多术语，请移步至灵动智能光学官网：【网站】。
尾标： 灵动智能光学作为OKO公司在国内的技术支持和售后服务中心，将一如既往的为客户提供技术方面的支持和服务，助力我国自适应光学的发展！
【灵动智能光学：荷兰OKO公司在国内的技术支持和售后服务中心】
欢迎联系我们，获得更多技术和商务资讯：
产品信息&技术支持： ldgx_support@163.com 商务合作&简历投递: ldgx_info@163.com 固话：0571-88390751 手机：150 6889 8122 网址：www.inspiroptics.com 地址：浙江省杭州市钱塘区6号大街高科技企业园区3幢 |
