OEA | 大口径望远镜可见光近衍射极限成像新途径：压电驱动变形次镜的研制与应用【光电所自适应光学研究团队】

中国科学院光电所自适应光学研究团队介绍了光电所研制的新型241单元PDSM及其在丽江观测站1.8-m自适应望远镜上的应用。241单元变形次镜(PDSM-241)配备了一个直径为320 mm的石英反射镜，如图1所示，通光孔径为270 mm，包含241个压电驱动器，通过改变其镜面面形进行波前校正。PDSM-241自校正后的镜面像差RMS约为10 nm。图2展示了丽江1.8-m自适应望远镜的结构：PDSM-241与六足定位机构（Hexapod）组合在一起构成组合波前校正装置，实现大行程、高精度的精密跟踪与高阶像差校正。被大气湍流扭曲的恒星光束首先经过主镜反射，然后由PDSM-241、Hexapod组合波前校正装置进行波前畸变校正，之后通过第三镜反射到耐氏焦点的波前传感器和成像相机。

图1 (a) PDSM-241的结构框架；(b) 驱动器布局（通光口径: 270 mm）；(c) PDSM-241自整平后的波前像差图

图2 1.8-m自适应望远镜及光学平台示意图

利用PDSM-241对波前像差的有效闭环校正，丽江1.8-m自适应望远镜获取了恒星的高分辨图像，其中可见光R波段（中心波长~640 nm）部分图像如图3所示，成像分辨力达到1.25倍衍射极限，成像斯特列尔比接近0.5。

(a) SR = 0.491, FWHM = 0.0937”；(b) SR = 0.481, FWHM = 0.0953”

瞄准大口径光学望远镜的高集成度、高分辨力发展需求，该项研究在高性能压电驱动变形次镜的研制与天文观测应用方面取得了显著进展，使大口径地基望远镜的结构进一步简化，成像分辨力进一步提升。相关研究在天文观测、激光传输等领域具有重要价值。

该工作以“High-resolution visible imaging with piezoelectric deformable secondary mirror: experimental results at the 1.8-m adaptive telescope” 为题发表在Opto-Electronic Advances 2023年第12期。该项工作获得了国家自然科学基金数理学部重点项目的支持。