Достижение поставленной в предлагаемом проекте цели будет обеспечено благодаря комплексному подходу и согласованию экспериментальных и теоретических исследований. Исследование разрабатываемых КВФ и других элементов АОС будет проведено сначала на лабораторном макете с последующим испытанием в реальной оптической системе для формирования заданных распределений интенсивности для лазерной обработки материалов.

     ДЗ на основе биморфного пьезоэлемента рассматривается в качестве КВФ, так как такие типы зеркал наиболее точно корректируютмедленно меняющиеся крупномасштабные аберрации волнового фронта низких порядков, которые преобладают в ОЭС и лазерных источниках. При увеличении количества электродов на относительно малом диаметре зеркало становится эффективным для коррекции аберраций высоких порядков. Для сохранения амплитуды деформации необходимо уменьшить общую толщину такого зеркала.ДЗ на пьезоактюаторах имеют высокое быстродействие, плотную упаковку актюаторов и позволяют воспроизводить мелкомасштабные аберрации волнового фронта высоких порядков. Поэтому они являются наиболее подходящими для компенсации динамически меняющихся аберраций лазерного излучения.

     В рамках проекта будет разработана математическая модель миниатюрного ДЗ с большим количеством актюаторов, методы расчета электрических и термических деформаций зеркала, функций отклика отдельных актюаторов, а также динамических (частотных) характеристик зеркала, которое представляет собой суперпозицию нескольких колебательных систем. Также будут проведены численное моделирование биморфного зеркала с большим пространственным разрешением расположения электродов. Для решения поставленных задач, в первую очередь, предлагается использовать современные технологические методы, которые позволят сконструировать два типа корректоров волнового фронта для воспроизведения и компенсации мелкомасштабных и крупномасштабных аберраций волнового фронта лазерного излучения.

     Во время выполнения проекта будет создано миниатюрное биморфное зеркало с большой плотностью электродов. При этом за счёт небольшого диаметра и общего веса (толщина подложки будет составлять порядка 0,2–0,4 мм) зеркало будет обладать высокой резонансной частотой (5 кГц), достаточной для коррекции быстро меняющихся аберраций. При создании зеркала планируется использовать технологию лазерной гравировки для формирования сетки электродов, а также технологию ультразвуковой сварки для прикрепления контактного провода.

      В конструкции ДЗ на пьезоактюаторах предлагается использовать двумерную матрицу актюаторов, которая будет состоять из пьезокерамических гребёнок, зубцы которых будут являться актюаторами. При изготовлении зеркала пьезокерамические гребенки будут приклеены друг за другом к толстому основанию, таким образом может быть достигнута плотная упаковка актюаторов. Необходимый динамический диапазон перемещения может быть достигнут уменьшением толщины подложки, как и в случае с биморфным зеркалом. Для изготовления гребёнки на подложку из кремния будут нанесены поочерёдно пьезокерамические и металлические слои, которые впоследствии будут спечены при высокой температуре. Впоследствии такой спеченный брусок будет разрезан для формирования зубцов-актюаторов.

     На следующем этапе проекта планируется совершенствование данного метода путем использования 3D-технологии для производства единой матрицы блока пьезоактюаторов посредством послойного поочередного нанесения пьезокерамических и электрически проводящих слоев.

   Для обеспечения работы замкнутой адаптивной оптической системы планируется разработать новые алгоритмы управления, которые позволят не только корректировать волновой излучения и формировать заданное распределение интенсивности (в частности в фокусе линзы), но и одновременно компенсировать флуктуации, возникающие вследствие воздействия окружающей среды. Мы считаем, что наиболее грамотный подход заключается не только в усовершенствования элементной базы АО, но и в организации принципиально нового способа формирования сигналов управления в системе путём организации их с помощью алгоритмов на базе специальных ПЛИС процессоров, интегрируемых с активной матрицей, регистрирующей сигнал. Благодаря совершенствованию быстродействия исполнительных элементов, такой подход способен путем последовательных приближений достичь требуемой точности коррекции.

при поддержке