可变形镜（Deformable Mirror，简称DM）是一种能够精确调节反射面形状的光学元件，它广泛应用于激光系统中，尤其在需要控制光束质量和空间分布的场合，如天文观测、激光聚焦、以及高次谐波发生等领域。通过调整镜面形状，可变形镜可以有效地改变激光的光场分布，从而优化激光系统的性能。

• 波前修正：可变形镜最常见的用途是通过调整反射面来修正激光束的波前畸变。在实际应用中，激光经过透镜、光学元件或大气等介质后，常常会出现波前畸变，导致激光束的空间分布变得不均匀，甚至出现焦点模糊等问题。可变形镜通过调整镜面形状，补偿这些波前的畸变，使光束恢复理想的平面波或球面波前，从而保证聚焦效果和传输质量。
• 光束的聚焦和发散控制：通过调节可变形镜的形状，可以控制激光束的聚焦程度。例如，如果镜面的曲率发生改变，激光光束的聚焦点就会发生移动，甚至可以调节光束的发散角度。这种调节可以用来优化激光聚焦，或者改变激光的束腰大小（焦点处的激光束直径），这在许多应用中非常重要，如高次谐波产生、激光切割和光学测量等。
• 光束形状控制：可变形镜还可以用来改变光束的形状。在一些应用中，激光束可能需要被调制成特定的形状（例如圆形、矩形、条形等），可变形镜通过控制各个反射单元的形变，能够精确控制光束的形状，以适应特定的实验或技术需求。这种形状控制可以影响光束的空间分布，进而影响光场的干涉、衍射等特性。
• 控制相位和相干性：可变形镜还能够调节激光光束的相位，进而影响光束的相干性。激光光束通常具有高度的相干性，但在经过不同的介质时，可能由于不同的折射率等因素，导致光束相位不一致。可变形镜能够调整反射面的形状，使光束相位保持一致，从而确保光束的相干性和干涉效果，提升测量精度或实验结果的可靠性。
• 波前引导和多光束干涉：在一些复杂的应用中，比如光学成像、量子光学实验或超高精度的光束操控中，可变形镜可以用来引导多个激光束的合成和干涉。通过调整各个光束的相位、振幅及波前形状，可以实现多个激光束的干涉增强或相干合成，从而在空间分布上得到期望的光场模式。

• 优化聚焦：通过调节激光束的聚焦点和光束的形状，可变形镜可以确保光束在气体介质中的聚焦区域具有最佳的强度分布，从而提高高次谐波的产生效率。
• 补偿空间畸变：在激光通过气体介质或光学系统时，常会出现光束畸变，影响高次谐波的生成。可变形镜能够实时修正这些畸变，保持理想的聚焦效果，从而改善谐波生成的空间和谱宽度。
• 提升谐波品质：通过精确调控光束的相位和波前，确保生成的高次谐波具有较高的相干性，从而提升谐波的质量和稳定性。

4.总结

可变形镜通过精确调节反射面形状，能够对激光光束的波前、聚焦、形状、相位等多个方面进行调控，从而改变激光的空间分布。它在高次谐波发生、激光聚焦、天文成像等领域具有重要应用，通过优化光束的空间分布，提高激光系统的效率和性能。在高精度激光应用中，利用可变形镜可以大大改善激光束的质量，进而提升实验和技术的效果。

法国Alpao公司是一家专注于高性能可变形镜（Deformable Mirrors, DM）设计和制造的公司，尤其在 自适应光学（Adaptive Optics, AO）领域具有显著的技术优势。Alpao 的可变形镜在多个应用领域（如天文观测、激光通信、眼科医学成像、精密测量等）中表现出色，以下是它们的主要技术优势：

2. 快速响应能力

超高速的响应时间：Alpao的可变形镜设计旨在应对快速变化的波前失真，能够在几毫秒到几十毫秒内进行调整。这对于高动态场景（如大气湍流变化、激光通信或实时眼科诊断）至关重要。

高频率调节：这意味着它们能够实时跟踪和补偿快速变化的波前误差，提高自适应光学系统的实时性和稳定性。

电磁驱动器的优势：Alpao的可变形镜通常采用电磁驱动器（而非传统的压电或气动驱动器）。电磁驱动器可以提供更大的位移范围、更高的响应速度和更高的精度。

低功耗：电磁驱动器通常比压电驱动器更节能，适合要求低功耗的系统（如空间应用、便携式设备等）。

较长的使用寿命：电磁驱动器没有直接接触的磨损部件，减少了机械磨损，提升了系统的可靠性和耐用性。

4. 高镜面稳定性

稳定性与抗干扰性：Alpao 的可变形镜结构非常稳固，能够在外界干扰（如震动、温度变化等）下保持高精度。这对于需要长期稳定运行的高精度系统（如天文望远镜、激光雷达、精密光学检测系统）非常关键。

温度补偿设计：Alpao 的系统设计能够有效应对温度波动带来的影响，确保镜面在各种环境条件下的稳定性。

可根据需求调整镜面阵列：Alpao 提供不同阵列形式和不同规模的可变形镜，从小型镜面到大型、高分辨率的镜面阵列都可以定制，适应不同应用需求。

高精度和大范围的形变：无论是微小的形变调整，还是大幅度的波前校正，Alpao 的可变形镜都能提供足够的调节范围，确保可以应对复杂的光学系统需求。

6. 高适应性和兼容性

与自适应光学系统的高度兼容：Alpao 的可变形镜能够与各种波前传感器（如 Shack-Hartmann 波前传感器）和实时控制系统完美兼容。系统可以实时检测波前误差并通过可变形镜进行补偿，保证光学系统的最佳性能。

与高精度光学系统无缝配合：Alpao 的技术不仅适用于科研用途，也适用于工业、医疗等高精度要求的光学系统。它可以用于高性能激光束整形、天文观测、眼科诊断、光学成像等多个领域。

7. 应用领域的广泛适用性

Alpao 的可变形镜在多个高要求领域表现出色，具有广泛的应用前景：

天文学：通过精确校正大气湍流引起的波前误差，提升地面望远镜的图像分辨率。

激光通信：提升自由空间光通信的质量，校正激光束在传输过程中由于空气扰动造成的失真。

眼科应用：通过自适应光学技术改善视网膜成像和眼部手术的精确性。

工业和科学仪器：用于高精度光学测量、表面检测、激光加工等领域。

适应不同的波前误差：Alpao 的可变形镜可以处理不同类型的波前误差，包括低阶（如像差）和高阶（如大气湍流）失真，具有灵活的调整能力。

改善系统的光学质量：通过精确的波前校正，提升光学系统的整体性能和图像质量，使其适应各种复杂的工作环境。