可變形鏡（Deformable Mirror，簡(jiǎn)稱(chēng)DM）是一種能夠精確調(diào)節(jié)反射面形狀的光學(xué)元件，它廣泛應(yīng)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(chǎng)合，如天文觀(guān)測(cè)、激光聚焦、以及高次諧波發(fā)生等領(lǐng)域。通過(guò)調(diào)整鏡面形狀，可變形鏡可以有效地改變激光的光場(chǎng)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(jiàn)的用途是通過(guò)調(diào)整反射面來(lái)修正激光束的波前畸變。在實(shí)際應(yīng)用中，激光經(jīng)過(guò)透鏡、光學(xué)元件或大氣等介質(zhì)后，常常會(huì)出現(xiàn)波前畸變，導(dǎo)致激光束的空間分布變得不均勻，甚至出現(xiàn)焦點(diǎn)模糊等問(wèn)題?？勺冃午R通過(guò)調(diào)整鏡面形狀，補(bǔ)償這些波前的畸變，使光束恢復(fù)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(guò)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(diǎn)就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，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(lái)優(yōu)化激光聚焦，或者改變激光的束腰大?。ń裹c(diǎn)處的激光束直徑），這在許多應(yīng)用中非常重要，如高次諧波產(chǎn)生、激光切割和光學(xué)測(cè)量等。
• 光束形狀控制：可變形鏡還可以用來(lái)改變光束的形狀。在一些應(yīng)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(guò)控制各個(gè)反射單元的形變，能夠精確控制光束的形狀，以適應(yīng)特定的實(shí)驗(yàn)或技術(shù)需求。這種形狀控制可以影響光束的空間分布，進(jìn)而影響光場(chǎng)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(jìn)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(guò)不同的介質(zhì)時(shí)，可能由于不同的折射率等因素，導(dǎo)致光束相位不一致。可變形鏡能夠調(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(cè)量精度或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的可靠性。
• 波前引導(dǎo)和多光束干涉：在一些復(fù)雜的應(yīng)用中，比如光學(xué)成像、量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)或超高精度的光束操控中，可變形鏡可以用來(lái)引導(dǎo)多個(gè)激光束的合成和干涉。通過(guò)調(diào)整各個(gè)光束的相位、振幅及波前形狀，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光束的干涉增強(qiáng)或相干合成，從而在空間分布上得到期望的光場(chǎng)模式。

• 優(yōu)化聚焦：通過(guò)調(diào)節(jié)激光束的聚焦點(diǎn)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(qiáng)度分布，從而提高高次諧波的產(chǎn)生效率。
• 補(bǔ)償空間畸變：在激光通過(guò)氣體介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，常會(huì)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(shí)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(guò)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(guò)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(gè)方面進(jìn)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(yīng)用，通過(guò)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(yīng)用中，利用可變形鏡可以大大改善激光束的質(zhì)量，進(jìn)而提升實(shí)驗(yàn)和技術(shù)的效果。

法國(guó)Alpao公司是一家專(zhuān)注于高性能可變形鏡（Deformable Mirrors, DM）設(shè)計(jì)和制造的公司，尤其在 自適應(yīng)光學(xué)（Adaptive Optics, AO）領(lǐng)域具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。Alpao 的可變形鏡在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域（如天文觀(guān)測(cè)、激光通信、眼科醫(yī)學(xué)成像、精密測(cè)量等）中表現(xiàn)出色，以下是它們的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

2. 快速響應(yīng)能力

超高速的響應(yīng)時(shí)間：Alpao的可變形鏡設(shè)計(jì)旨在應(yīng)對(duì)快速變化的波前失真，能夠在幾毫秒到幾十毫秒內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。這對(duì)于高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景（如大氣湍流變化、激光通信或?qū)崟r(shí)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(shí)跟蹤和補(bǔ)償快速變化的波前誤差，提高自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。

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

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

較長(zhǎng)的使用壽命：電磁驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有直接接觸的磨損部件，減少了機(jī)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(dòng)、溫度變化等）下保持高精度。這對(duì)于需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的高精度系統(tǒng)（如天文望遠(yuǎn)鏡、激光雷達(dá)、精密光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)）非常關(guān)鍵。

溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)：Alpao 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠有效應(yīng)對(duì)溫度波動(dòng)帶來(lái)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(yīng)不同應(yīng)用需求。

高精度和大范圍的形變：無(wú)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?？梢詰?yīng)對(duì)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)需求。

6. 高適應(yīng)性和兼容性

與自適應(yīng)光學(xué)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(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完美兼容。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)波前誤差并通過(guò)可變形鏡進(jìn)行補(bǔ)償，保證光學(xué)系統(tǒng)的最佳性能。

與高精度光學(xué)系統(tǒng)無(wú)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(xué)系統(tǒng)。它可以用于高性能激光束整形、天文觀(guān)測(cè)、眼科診斷、光學(xué)成像等多個(gè)領(lǐng)域。

7. 應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛適用性

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

天文學(xué)：通過(guò)精確校正大氣湍流引起的波前誤差，提升地面望遠(yuǎn)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(guò)程中由于空氣擾動(dòng)造成的失真。

眼科應(yīng)用：通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)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(xué)儀器：用于高精度光學(xué)測(cè)量、表面檢測(cè)、激光加工等領(lǐng)域。

適應(yīng)不同的波前誤差：Alpao 的可變形鏡可以處理不同類(lèi)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(xué)質(zhì)量：通過(guò)精確的波前校正，提升光學(xué)系統(tǒng)的整體性能和圖像質(zhì)量，使其適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境。