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壓電變形鏡是一種自適應光學元件。它主要是利用壓電材料的壓電效應來改變鏡面的形狀。
壓電疊堆可變形反射鏡（壓電變形鏡）
自適應光學系統(tǒng)旨在實時測量并校正光學系統(tǒng)中的像差，壓電變形鏡憑借其高精度、快速響應等優(yōu)勢，成為自適應光學系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。
天文觀測自適應光學系統(tǒng)?
- 大氣湍流校正：在地面天文觀測中，大氣湍流會使光線的波前發(fā)生隨機畸變，導致星體成像模糊。自適應光學系統(tǒng)中的波前傳感器實時測量波前畸變，然后控制壓電變形鏡快速調(diào)整鏡面形狀，產(chǎn)生與畸變相反的相位補償，從而使望遠鏡接收到的光線恢復到接近理想平面波前，顯著提高成像分辨率，如歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡（VLT）就利用壓電變形鏡實現(xiàn)了對大氣湍流的有效校正，能觀測到更清晰的星系、恒星形成區(qū)等天體細節(jié)。
- 高分辨率成像：通過壓電變形鏡對波前的精確控制，自適應光學系統(tǒng)可以使望遠鏡達到接近其衍射極限的分辨率。這對于觀測遙遠星系的精細結(jié)構(gòu)、研究恒星周圍的行星形成盤等非常重要。例如，使用自適應光學系統(tǒng)的凱克望遠鏡，在壓電變形鏡的幫助下，能夠分辨出太陽系外行星與恒星之間的微弱反差，獲取行星的光譜和圖像信息。
激光核聚變裝置自適應光學系統(tǒng)?
- 光束質(zhì)量控制：在激光核聚變實驗中，需要將高功率激光聚焦到微小的靶丸上，以引發(fā)核聚變反應。但激光在傳輸過程中會受到多種因素影響，如光學元件的缺陷、大氣湍流等，導致光束質(zhì)量下降。壓電變形鏡可實時校正激光束的波前畸變，使激光束能夠更精確地聚焦到靶丸上，提高能量耦合效率，增加核聚變反應的成功率。
- 減少熱暈效應：高功率激光在大氣中傳輸時，會使空氣受熱產(chǎn)生折射率變化，引起激光束的自聚焦和散焦現(xiàn)象，即熱暈效應。自適應光學系統(tǒng)中的壓電變形鏡可以實時監(jiān)測并補償熱暈效應引起的波前畸變，保證激光束的傳輸穩(wěn)定性和聚焦精度，確保激光能量能夠有效作用于靶丸。
生物醫(yī)學成像自適應光學系統(tǒng)?
- 眼底成像：人眼的光學系統(tǒng)存在像差，會影響眼底成像的分辨率。在自適應光學眼底成像系統(tǒng)中，壓電變形鏡可根據(jù)人眼的像差情況實時調(diào)整鏡面形狀，對入射光進行波前校正，從而獲得高分辨率的視網(wǎng)膜圖像，能夠清晰顯示視網(wǎng)膜上的血管、神經(jīng)纖維層、黃斑區(qū)等細微結(jié)構(gòu)，有助于早期發(fā)現(xiàn)和診斷青光眼、糖尿病視網(wǎng)膜病變等眼部疾病。
- 細胞和組織成像：在生物顯微鏡中，自適應光學系統(tǒng)結(jié)合壓電變形鏡可以校正樣品引起的波前畸變，提高成像的分辨率和對比度。對于厚樣品或具有復雜光學特性的生物組織，壓電變形鏡能夠動態(tài)調(diào)整光路，使熒光成像、共聚焦成像等技術(shù)獲得更清晰的細胞和組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，有助于研究細胞的形態(tài)、功能和生物分子的分布。
自適應光學望遠鏡系統(tǒng)?
- 自適應光學輔助望遠鏡調(diào)焦：壓電變形鏡可以通過微調(diào)鏡面曲率，幫助望遠鏡快速準確地實現(xiàn)對焦。在觀測不同距離的天體或在不同環(huán)境條件下，自適應光學系統(tǒng)利用壓電變形鏡實時調(diào)整焦點位置，確保天體始終清晰成像。
- 望遠鏡像差補償：望遠鏡的光學元件在制造和安裝過程中可能存在像差，如球面像差、彗差等。壓電變形鏡可以對這些像差進行實時補償，提高望遠鏡的成像質(zhì)量，使觀測到的天體圖像更加清晰、準確，提升望遠鏡對暗弱天體的探測能力。
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雙壓電變形鏡