变形镜是自适应光学系统中的关键部件之一，它的动态响应性能直接决定了其对大气扰动的校正能力。提出了一种基于光电倍增管的测试方法，用于对变形镜及其高压驱动器进行动态响应测试。测试表明，变形镜的谐振频率优于12kHz，促动器及其驱动器可以不失增益的工作到2kHz。

以ANSYS软件的有限元分析为依据对变形反射镜结构模型进行研究,探讨各主要结构参数及驱动电压对变形位移的影响.考虑静电驱动力、张力和空气阻尼衰减对变形镜回复过程的影响,建立一种复合参数模型来预测变形镜的瞬态行为.结果表明,驱动器的弹性薄板厚度、跨度和电极间距明显影响变形位移;驱动器的变形位移随驱动电压的增加出现稳定的非线性增加和不稳定的'拉入'现象;驱动电压撤除后镜面回复时间短,重复性好.

基于三层多晶硅表面加工工艺和自适应光学经验公式,设计并制作了一种静电驱动的16单元连续面形微机电系统（MEMS）变形镜（DM）,并用ZygoNewView7300白光干涉仪对样片的静态特性和动态响应特性进行了测试。静态测试结果表明,器件在150 V电压下的最大形变量为0.667μm,相邻单元之间的交联值为9%,镜面位置重复性为10%。动态测试结果表明,器件对正弦驱动信号的响应时间小于30μs,响应曲线近似为一条余弦曲线,谐振频率为36 kHz。该变形镜可用于自由空间光通信、激光光束整形、波前畸变校正、投影显示、生物医学成像和人眼视差校正等重要领域。

提出一种新型的静电驱动微机械变形反射镜，研究了静电力驱动的静态模型和动态模型。结果表明，驱动器的变形位移随驱动电压的增加出现稳定的非线性增加和不稳定的“拉入”现象；当变形镜由余弦电压驱动时，平衡位移的响应为2倍频的余弦信号；变形镜驱动电压撤除后驱动器上电极薄板经过17μs回复到驱动前的未变形状态。所得结果对于设计微机械变形镜具有重要意义。

为了全面地了解变形镜的性能,以便自适应光学系统更好地工作,进行了基于干涉仪测量的变形镜面形展平标定研究,首先,给变形镜的压电陶瓷驱动器施加一半的控制电压；再用zygo干涉仪测得变形镜的面形,计算对应各个驱动器位置的镜面高度,并算得各个位置镜面高度相对平均镜面高度的偏差；最后,控制驱动器运动使偏差量为零.测试及实验表明,受压电陶瓷迟滞的影响,上述过程需要迭代4到6次镜面面形才会收敛到希望的准确度；对镜面周边无驱动器约束的21单元变形镜,展平之后其80％口径的面形接近λ/20(λ=632.8 nm)；对镜面周边有驱动器约束的137单元变形镜,展平后的面形优于λ/50.在望远镜不同的观测条件下,该技术可以快速地对变形镜进行展平标定,以适应不同的工作环境.

对一种新型可变形反射镜加工中的硅-玻璃阳极键合工艺进行了研究.设计了一种通过导线将压焊点引至键合区的特殊结构,使得键合过程中台柱与驱动电极保持等电势,从而有效避免了电极和结构之间的相互作用所引入的缺陷,使得最终获得的驱动电极的有效面积接近100%.针对键合前后气体体积收缩导致的镜面凹陷问题,提出在玻璃上加工出贯穿器件的浅槽结构.实验结果表明, 在380℃,1atm的环境下施加-1000V电压进行阳极键合时,当浅槽深度大于200nm时,将获得较好的镜面质量.

针对自适应光学系统对变形镜行程的更高要求,本文对提高变形镜行程技术进行了分析,提出了一种解决变形镜大行程的方法：匹配、优化变形镜的结构参数;利用有限元软件分析了该结构的各参数对变形镜主要性能指标：最大变形量、交连值及最大应力等的影响。根据分析结果,利用有限元分析方法对一自适应光学望远镜所用变形镜的镜面、驱动器结构参数进行了匹配与优化,结果表明：在现有工艺与技术基础上,通过匹配与优化变形镜的结构参数可大幅提高其行程。

横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛，其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的“蝴蝶形”，增加了控制难度，且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析，明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500~-400V/mm之间，迟滞曲线回归一般的“柳叶”形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统，并进行了校正实验。结果表明，闭环校正后线性度得到明显提升，迟滞率可降低至1.8%。

激光切割机床在切割板材时不同的聚焦镜焦点位置对穿孔和切割效果有较大影响,因此需要频繁调整聚焦镜的焦点位置来实现板材加工中快速穿孔和切割。如果进行手动焦点调整,则操作繁琐,而且影响效率。变形镜的曲率变化可以使激光光束在传导至聚焦镜时焦点随之变化,因此可以将变形镜应用在激光机床上作为自动调整焦点装置,从而提升机床使用效率。