8.3.4. Создание фокусаторов на основе управляемых зеркал

Альтернативным техническим решением по отношению к плоским дифракционным элементам киноформного типа является использование гибких управляемых зеркал, поверхность которых может принимать ту или иную форму в зависимости от управляющих напряжений, приложенных к зеркалу. Гибкое зеркало, управляемое ЭВМ, позволяет по заданной программе изменять интенсивность в зоне фокусировки.

Задача расчета формы поверхности гибкого зеркала имеет особенности. Функцию , описывающую профиль зеркала, к которому приложены управляющие воздействия aj, можно представить в виде:

( 8.3.18)

где - функции отклика зеркала, зависящие от конструкции и технологии его изготовления. Функциия отклика описывает форму поверхности зеркала при единичном управляющем воздействии, приложенном к j-му приводу. При этом, естественно, предполагается линейность отклика. Расчет требуемого профиля поверхности зеркала сводится к определению конечного числа управляющих воздействий {aj}.

Общая схема гибкого зеркала мембранного типа приведена на рис. 8.3.9 (патент фирмы "Perkin-Elmer").

Рис. 8.3.9. Схема управляемого зеркала мембранного типа

Мембрана толщиной обычно 0.5-1.5 мкм помещается между прозрачным электродом, к которому приложено напряжение смещения (V0), и группой приводов, представляющей собою набор проводящих прокладок, к которым приложено напряжение , где - напряжение, создаваемое сигналом. Мембрана заземлена, а расстояние между ней и электродами составляет 50-100 мкм. При отсутствии сигнала суммарное усилие, приложенное к мембране, равно нулю, и в этом случае мембрана не испытывает никаких отклонений. плоская форма мембраны сохраняется с точностью до среднеквадратичного отклонения  /20. Если к какому-либо из электродов приложить напряжение , то мембрана отклонится, причем центр деформации локализуется над данным электродом. При напряжении менее 100 В величина прогиба мембраны составляет обычно  0.5 . Используя для отклонения мембраны большое число приводов, нетрудно получать прогиб величиной во много длин волн. Общий вид описанного мембранного зеркала приведен на рис. 4.3.10.

Рис. 8.3.10. Общий вид зеркала мембранного типа

Перспективным представляется создание комбинированных формирующих оптических элементов, состоящих из киноформа и гибкого зеркала. Эти элементы удачно дополняют друг друга. Гибкое зеркало позволяет создать сравнительно плавную оптическую поверхность с нужной глубиной рельефа Задача киноформного элемента - обеспечить требуемое пространственное разрешение при сравнительно небольшой глубине рельефа. Число зон при этом становится небольшим, и эффективность киноформа повышается (меньше сказывается пространственная дискретизация фазовой функции). Кроме того, комбинированный оптический элемент позволяет в некоторой степени скорректировать небольшие отклонения параметров формирующей системы от расчетных (например, ввести коррекцию угла падения излучения на элемент, расстояния до плоскости фокусировки, ширины светового пучка на элементе и т.д.).