1.2m能动镜的模式选择

　　0 引 言

　　能动光学技术是现代大型望远镜的关键技术之一，其主要作用就是校正系统的一些低频误差，改善系统的成像质量。能动光学系统中误差源产生的大部分波前畸变都可以用一组基函数来描述，通常情况下采用少量的基函数就可以描述大部分误差，采用模式分析与校正对于能动光学系统的有效运行十分重要，其中模式的选择直接影响系统的性能。

　　对于基函数的一般要求是完备性和正交性，尽管实际上只使用了有限数量的函数，基函数的完备性可以保证这组基函数可以描述所有的波前畸变，基函数的正交性可以保证模式分析时计算得到的某阶模式系数与采用的模式数量无关。模式选择的基本要求是能动光学系统对这些模式具有很好的拟合精度，对校正模式的拟合误差在模式控制时会引入其它的模式误差，选取时主要考虑两方面：系统本身存在的像差;系统的校正能力，即系统能够校正的像差。常用的模式[1]

　　主要有两类：

　　1) 与光学像差相关的模式，主要是泽尼克模式，泽尼克模式的某些项与系统的光学像差有明显的相似性，这类模式主要与系统存在的像差相关;

　　2) 与机械性质相关的模式，主要指主镜，如主镜的自由振荡模式，这类模式主要与系统的校正能力相关。

　　目前，许多能动光学系统均采用模式校正：NTT 选择了六阶准泽尼克模式[2]进行校正，其中三阶彗差通过次镜绕其曲率中心的旋转校正，其它模式通过主镜的轴向支撑校正;VLT 通过次镜校正离焦和三阶彗差，通过主镜的能动支撑校正主镜的前 16 阶自由振荡模[3];VST 通过次镜校正离焦和三阶彗差，通过主镜的能动支撑校正主镜的7 阶最小能量模[1,4]，最小能量模是与主镜的自由振荡模相似的弹性模式。通过上述能动光学系统可知，通过次镜的平移和旋转校正离焦和三阶彗差是一种很好的选择，通过主镜背面的驱动器阵列校正其它低阶模式，其它低阶模式多取主镜的自由振荡模式或与之相关的模式。针对 1.2 m 能动镜，为了选择合适的模式，本文对几种常见的模式进行了分析，这些模式包括泽尼克模、主镜的自由振荡模、主镜的本征模，其中本征模式借鉴于薄膜变形镜的模式分析[5-7]，但尚未见到该模式应用于能动主镜的分析。1.2 m 能动镜的径厚比为 24，曲率半径为 3.6 m，材料为微晶玻璃，其支撑系统采用 3 个侧支撑和 36 个轴向支撑，轴向支撑均匀分布在三个支撑环上，其中三个固定支撑点均匀分布于中环上，其余采用力驱动器，如图1 所示。

　　1 面形拟合过程

　　使用能动镜对各模式进行拟合，具体仿真步骤如下：