可變形鏡（Deformable Mirror，簡稱DM）是一種能夠精確調(diào)節(jié)反射面形狀的光學元件，它廣泛應用于激光系統(tǒng)中，尤其在需要控制光束質(zhì)量和空間分布的場合，如天文觀測、激光聚焦、以及高次諧波發(fā)生等領(lǐng)域。通過調(diào)整鏡面形狀，可變形鏡可以有效地改變激光的光場分布，從而優(yōu)化激光系統(tǒng)的性能。

• 波前修正：可變形鏡最常見的用途是通過調(diào)整反射面來修正激光束的波前畸變。在實際應用中，激光經(jīng)過透鏡、光學元件或大氣等介質(zhì)后，常常會出現(xiàn)波前畸變，導致激光束的空間分布變得不均勻，甚至出現(xiàn)焦點模糊等問題?？勺冃午R通過調(diào)整鏡面形狀，補償這些波前的畸變，使光束恢復理想的平面波或球面波前，從而保證聚焦效果和傳輸質(zhì)量。
• 光束的聚焦和發(fā)散控制：通過調(diào)節(jié)可變形鏡的形狀，可以控制激光束的聚焦程度。例如，如果鏡面的曲率發(fā)生改變，激光光束的聚焦點就會發(fā)生移動，甚至可以調(diào)節(jié)光束的發(fā)散角度。這種調(diào)節(jié)可以用來優(yōu)化激光聚焦，或者改變激光的束腰大?。ń裹c處的激光束直徑），這在許多應用中非常重要，如高次諧波產(chǎn)生、激光切割和光學測量等。
• 光束形狀控制：可變形鏡還可以用來改變光束的形狀。在一些應用中，激光束可能需要被調(diào)制成特定的形狀（例如圓形、矩形、條形等），可變形鏡通過控制各個反射單元的形變，能夠精確控制光束的形狀，以適應特定的實驗或技術(shù)需求。這種形狀控制可以影響光束的空間分布，進而影響光場的干涉、衍射等特性。
• 控制相位和相干性：可變形鏡還能夠調(diào)節(jié)激光光束的相位，進而影響光束的相干性。激光光束通常具有高度的相干性，但在經(jīng)過不同的介質(zhì)時，可能由于不同的折射率等因素，導致光束相位不一致?？勺冃午R能夠調(diào)整反射面的形狀，使光束相位保持一致，從而確保光束的相干性和干涉效果，提升測量精度或?qū)嶒灲Y(jié)果的可靠性。
• 波前引導和多光束干涉：在一些復雜的應用中，比如光學成像、量子光學實驗或超高精度的光束操控中，可變形鏡可以用來引導多個激光束的合成和干涉。通過調(diào)整各個光束的相位、振幅及波前形狀，可以實現(xiàn)多個激光束的干涉增強或相干合成，從而在空間分布上得到期望的光場模式。

• 優(yōu)化聚焦：通過調(diào)節(jié)激光束的聚焦點和光束的形狀，可變形鏡可以確保光束在氣體介質(zhì)中的聚焦區(qū)域具有最佳的強度分布，從而提高高次諧波的產(chǎn)生效率。
• 補償空間畸變：在激光通過氣體介質(zhì)或光學系統(tǒng)時，常會出現(xiàn)光束畸變，影響高次諧波的生成?？勺冃午R能夠?qū)崟r修正這些畸變，保持理想的聚焦效果，從而改善諧波生成的空間和譜寬度。
• 提升諧波品質(zhì)：通過精確調(diào)控光束的相位和波前，確保生成的高次諧波具有較高的相干性，從而提升諧波的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4.總結(jié)

可變形鏡通過精確調(diào)節(jié)反射面形狀，能夠?qū)す夤馐牟ㄇ?、聚焦、形狀、相位等多個方面進行調(diào)控，從而改變激光的空間分布。它在高次諧波發(fā)生、激光聚焦、天文成像等領(lǐng)域具有重要應用，通過優(yōu)化光束的空間分布，提高激光系統(tǒng)的效率和性能。在高精度激光應用中，利用可變形鏡可以大大改善激光束的質(zhì)量，進而提升實驗和技術(shù)的效果。

法國Alpao公司是一家專注于高性能可變形鏡（Deformable Mirrors, DM）設(shè)計和制造的公司，尤其在 自適應光學（Adaptive Optics, AO）領(lǐng)域具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。Alpao 的可變形鏡在多個應用領(lǐng)域（如天文觀測、激光通信、眼科醫(yī)學成像、精密測量等）中表現(xiàn)出色，以下是它們的主要技術(shù)優(yōu)勢：

2. 快速響應能力

超高速的響應時間：Alpao的可變形鏡設(shè)計旨在應對快速變化的波前失真，能夠在幾毫秒到幾十毫秒內(nèi)進行調(diào)整。這對于高動態(tài)場景（如大氣湍流變化、激光通信或?qū)崟r眼科診斷）至關(guān)重要。

高頻率調(diào)節(jié)：這意味著它們能夠?qū)崟r跟蹤和補償快速變化的波前誤差，提高自適應光學系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。

電磁驅(qū)動器的優(yōu)勢：Alpao的可變形鏡通常采用電磁驅(qū)動器（而非傳統(tǒng)的壓電或氣動驅(qū)動器）。電磁驅(qū)動器可以提供更大的位移范圍、更高的響應速度和更高的精度。

低功耗：電磁驅(qū)動器通常比壓電驅(qū)動器更節(jié)能，適合要求低功耗的系統(tǒng)（如空間應用、便攜式設(shè)備等）。

較長的使用壽命：電磁驅(qū)動器沒有直接接觸的磨損部件，減少了機械磨損，提升了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

4. 高鏡面穩(wěn)定性

穩(wěn)定性與抗干擾性：Alpao 的可變形鏡結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，能夠在外界干擾（如震動、溫度變化等）下保持高精度。這對于需要長期穩(wěn)定運行的高精度系統(tǒng)（如天文望遠鏡、激光雷達、精密光學檢測系統(tǒng)）非常關(guān)鍵。

溫度補償設(shè)計：Alpao 的系統(tǒng)設(shè)計能夠有效應對溫度波動帶來的影響，確保鏡面在各種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性。

可根據(jù)需求調(diào)整鏡面陣列：Alpao 提供不同陣列形式和不同規(guī)模的可變形鏡，從小型鏡面到大型、高分辨率的鏡面陣列都可以定制，適應不同應用需求。

高精度和大范圍的形變：無論是微小的形變調(diào)整，還是大幅度的波前校正，Alpao 的可變形鏡都能提供足夠的調(diào)節(jié)范圍，確保可以應對復雜的光學系統(tǒng)需求。

6. 高適應性和兼容性

與自適應光學系統(tǒng)的高度兼容：Alpao 的可變形鏡能夠與各種波前傳感器（如 Shack-Hartmann 波前傳感器）和實時控制系統(tǒng)完美兼容。系統(tǒng)可以實時檢測波前誤差并通過可變形鏡進行補償，保證光學系統(tǒng)的最佳性能。

與高精度光學系統(tǒng)無縫配合：Alpao 的技術(shù)不僅適用于科研用途，也適用于工業(yè)、醫(yī)療等高精度要求的光學系統(tǒng)。它可以用于高性能激光束整形、天文觀測、眼科診斷、光學成像等多個領(lǐng)域。

7. 應用領(lǐng)域的廣泛適用性

Alpao 的可變形鏡在多個高要求領(lǐng)域表現(xiàn)出色，具有廣泛的應用前景：

天文學：通過精確校正大氣湍流引起的波前誤差，提升地面望遠鏡的圖像分辨率。

激光通信：提升自由空間光通信的質(zhì)量，校正激光束在傳輸過程中由于空氣擾動造成的失真。

眼科應用：通過自適應光學技術(shù)改善視網(wǎng)膜成像和眼部手術(shù)的精確性。

工業(yè)和科學儀器：用于高精度光學測量、表面檢測、激光加工等領(lǐng)域。

適應不同的波前誤差：Alpao 的可變形鏡可以處理不同類型的波前誤差，包括低階（如像差）和高階（如大氣湍流）失真，具有靈活的調(diào)整能力。

改善系統(tǒng)的光學質(zhì)量：通過精確的波前校正，提升光學系統(tǒng)的整體性能和圖像質(zhì)量，使其適應各種復雜的工作環(huán)境。