변형거울의 영향함수 및 설계인자 분석에 관한 연구

Abstract

변형거울은 거울면을 실시간으로 변화시켜 왜곡된 파면을 보정하는 적응광학의 핵심부품이다. 여러 종류의 파면 변형거울 중에서 연속면 변형거울은 정확하고 안정적인 고속 파면제어가 가능하다. 이러한 종류의 변형거울을 설계하기 위해서는 광학적인 특성뿐만 아니라 기계적인 특성을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 변형거울의 설계를 위해 영향함수에 영향을 미치는 설계인자를 분석한다. 영향함수는 구동기가 변형거울면에 힘을 가할 때 나타나는 거울면의 모양으로서 이에 따라 보정성능이 결정된다. 먼저 37개의 압전 구동기를 갖는 연속면 변형거울에 대해 각 구동기의 영향함수가 선형 중첩이 가능한지를 검증하기 위해 각 구동기의 영향함수를 측정한다. 최적의 보정성능을 나타내는 해석적인 영향함수를 도출하기 위해 전산모사를 수행하고, 다양한 커플링 계수에 따른 변형거울의 보정성능을 평가한다. 거울면의 실제 거동에 가깝게 모사하기 위해 변형거울의 가장자리부의 구동기에 대하여 내부 구동기와 다른 영향함수 모델을 제안한다. 최종적으로 유한요소해석을 통해 거울면의 변형을 영향함수로 구성하고, 구동기 패드와 거울면의 재료, 거울면의 두께, 구동기 패드의 형상 등의 네 가지 설계인자를 선정하여 이에 따른 영향함수와 보상성능 변화를 분석한다. 본 연구에서는 변형거울의 설계를 위해 영향함수에 영향을 미치는 설계인자를 분석한다. 먼저 37개의 압전 구동기를 갖는 연속면 변형거울에 대해 각 구동기의 영향함수가 선형 중첩이 가능한지를 각 구동기의 영향함수 측정을 통해 검증한다. 최적의 보정성능을 나타내는 해석적인 영향함수를 도출하기 위해 전산모사를 수행하고, 다양한 커플링 계수에 따른 변형거울의 보정성능을 평가한다. 거울면의 실제 거동에 가깝게 모사하기 위해 변형거울의 가장자리부의 구동기에 대하여 내부 구동기와 다른 영향함수 모델을 제안한다. 최종적으로 유한요소해석을 통해 거울면의 변형을 영향함수로 구성하고, 구동기 패드와 거울면의 재료, 거울면의 두께, 구동기 패드의 형상과 같은 설계인자에 따른 영향함수와 보상성능 변화를 분석한다.