Adaptivní zrcadlo pro výkonové lasery

Cílem projektu je vyvinout a vyrobit zrcadlo, které bude sloužit k úpravě tvaru vlnoplochy výkonových laserů s velkou aperturou (300mm - 600mm). Základním požadavkem je zkoncentrování laserového paprsku do požadovaného místa a jeho depozice do malého prostoru s co nejvyšší hustotou energie. Bez zvláštní péče však lasery produkují paprsek amplitudově modulovaný a deformovaný fázovými chybami. Těžko registrovatelné parametry a nepředvídatelné ojedinělé nebo v čase měnící se procesy vedou k nežádoucí degradaci laserového paprsku. Zachování vysoké kvality svazku a korekce narušeného svazku pomocí modifikace vlnoplochy svazku mohou být dnes užitečné ve vědě a výzkumu, u výroby energie, obraně a dalších odvětvích jako biologie, lékařství, v dopravě, pro nové speciální a vesmírné technologie a též pro průmysl. Pro udržení vysoké kvality laserového svazku je rozhodující formování vlnoplochy, neboli řízení fáze. Jako vhodný prostorový fázový korektor je považované řízené deformovatelné zrcadlo.
Kontaktní osoba:
Ing. Bc. Šárka Němcová, Ph.D.

Sarka.Nemcova@fs.cvut.cz

Tel.: 224 352 585

Popis: 

Pro realizaci deformovatelného zrcadla pro výkonové lasery s velkou aperturou byl zvolen postup založený na bimorfní architektuře se speciálním kompozitním jádrem, jehož struktura umožní vyšší dynamický rozsahu a větší rozlišení než dosud používaná adaptivní zrcadla s jednotlivými aktuátory. Struktura zrcadla je tedy (od středu symetricky na obě strany): flexibilní jádro jádro (nosná vrstva) na bázi optimalizovaného uhlíkového kompozitu – společná elektroda – souvislá vrstva piezokeramiky – pole adresovatelných elektrod (zatím navrženy jako šestiúhelníkové) – zrcadlící plocha (pouze z jedné strany).

Pro dosažení dostatečně velké apertury deformovatelného zrcadla vyvíjíme nové technologie výroby pružného jádra, keramického aktuátoru a tenkostěnného zrcadla. Připravili jsme kompletní numerickou simulaci struktury deformovatelného zrcadla a ověřili ji souborem měření a testů. Aktivní buzení deformovatelného zrcadla a odezva složité struktury byly zkoumány za účelem přesného řízení adaptivní optiky. Byl vyvinut originální systém řízení adaptivní optiky a unikátní mnohokanálový budič bimorfního deformovatelného zrcadla. Vyrobili jsme prototyp zrcadla o průměru 300mm s 64 elektrodami a ověřili jeho správnou odezvu na řízení – zrcadlo kromě jednoduchých ploch (sféra, cylindr) zvládá i komplexnější plochy jako sedlo a “trojlístek”.

K experimentální verifikaci simulací průhybů zrcadla používáme optické měření: holografická interferometrie (metoda živých proužků) a měření Shack-Hartmannovým senzorem.

Přínosy: 
  • zvládnutí nových technologií pro adaptivní optiku a její spin-of do dalších odvětví
  • realizace prototypu nového výkonového kompozitního deformovatelného zrcadla podstatně vyšší kvality, než jsou v současnosti nabízená technická řešení
Aplikace: 
  • velkoprůměrový adaptivní fázový korektor pro výkonové lasery pro vědecké a výzkumné účely, např. PALS
  • korektor pro lasery budoucích termonukleárních zařízení
  • korekce šíření laserových svazků v atmosféře
Reference: 
  • projekt je podporován grantem TAČR – alfa: TA01010878
  • na pojektu se podílí firma 5M, s.r.o., Ústav fyziky plazmatu AVČR, v.v.i. a odbor Přesné mechaniky a optiky FS ČVUT