前面曾经提到过，自适应光学系统实在太精贵了，刚问世的时候只有极少数的场合能用得起，一般人只能望洋兴叹。但是，有一个发明却让系统成本大大降低。这是为什么呢？
1995年，荷兰Delft理工大学（Delft University of Technology, TU Delft）的Vdovin博士和Sarro博士采用集成电路微机械加工工艺研制成功了世界上第一个微机械薄膜变形镜(Micro-machined Membrane Deformable Mirror，简称MMDM)【文献1,2】，也被称为MEMS变形镜。
那什么是变形镜呢？
普通的镜子，其镜面形状是固定的，不能发生变化，如平面镜、凹面镜、凸面镜等，但变形镜的镜面可以在外部信号（例如电压）的控制下发生形变，矫正光束的波前畸变，提高光束质量、成像质量等。例如：活塞变形镜（Piston Corrector）、压电变形镜（Piezo-electric DM）、双压电变形镜（Bimorph DM）、音圈变形（Voice Coil DM）等等。
【 变形镜工作原理示意图】
MMMDM的原理、工艺和之前的几种变形镜都不一样。它是利用静电吸附的原理工作的，采用集成电路微机械加工工艺制作而成。结构和工作原理图如图1所示。变形镜采用0.5 μm厚的氮化硅（Silicon-nitride）薄膜作为镜面材料。为了增加镜面反射率，氮化硅薄膜表面还涂了一层0.2微米厚的铝反射膜。当给电极施加电压时，在静电吸引力的作用下，镜面会被吸向电极，产生一定的形变，从而达到调整光束波前的作用。
图1 MEMS变形镜工作原理【图片来自参考文献3】
那么，这个MMDM有什么特别的呢？
1、材料
一般的镜面材料都是硬质的，例如玻璃，但MMDM的镜面不是玻璃做的，而是一层0.5微米厚的氮化硅薄膜。一根头发丝的直径大约是50微米，0.5微米也就是一根头发直径的1/100，其柔软程度可想而知！名副其实的薄膜变形镜！而且，这个变形镜的基底材料是硅！你没看错，就是这个神通广大的半导体元素，做芯片也用它！这样就可以用集成电路的加工工艺来制造整个变形镜了。
2、工作原理
一般变形镜是通过促动器（Actuator）带动镜面产生形变，因此镜面和促动器之间是有物理连接的，例如活塞变形镜、压电变形镜、双压电变形镜、音圈变形镜等。但是MMDM的镜面依靠静电吸引产生形变，和电极之间并无物理接触，因此在镜面上不会产生促动器粘合的痕迹（专业术语：Print-through），镜面的连续性较好，不会引入额外的高阶畸变。
3、性能
这款MMDM的光学孔径尺寸是10.5 mm × 10.5 mm，呈方形，共有9个促动器。反射面初始平整度RMS值达到了1/8个波长（波长λ=633 nm）。而且，该变形镜不存在滞洄，控制精度更高。
由于镜面很轻很薄，因此镜面的惯性非常小，可以进行快速变形。在方波电压作用下，镜面的上升稳定时间仅需约2ms，而上升至80%仅需0.5ms，因此可用于高速自适应光学系统中进行波前、像差校正。
MMDM形变干涉图及阶跃响应【图片来自文献1,2】
4、工艺
正是因为在原理（静电吸引）、材料（硅、氮化硅、铝）、结构（平面加工）等方面的精巧设计，所以该变形镜可以完全采用集成电路微机械加工工艺进行生产制造！这样可以很稳定地控制产品的工艺参数，获得更好的产品一致性，并且易于批量化生产，降低成本。
5、成本
这是最关键的因素！
在MMDM问世之前，变形镜是个很精贵的玩意儿，不是一般人用得起的，但是通过采用MEMS工艺进行生产制造，变形镜的生产成本极大地降低。单个变形镜的成本从原先的高不可攀一下子降低到了仅几千欧元(人民币几万元)，下降了好几个数量级。这样就有更多的研究人员能够使用变形镜进行自适应光学的研究。
根据微软学术（Microsoft Academic）的统计，Vdovin博士在1995年发表的那篇MMDM的论文到目前为止已被引用超过280次，这在自适应光学、尤其是变形镜这个小圈子里面已经是相当高的引用率了。
1997年，凭借着MMDM这一核心发明，Vdovin博士创立了荷兰OKO公司，专门进行变形镜等自适应光学产品的研发和销售，为全世界科研人员提供好用、价廉的自适应光学产品。
参考文献：
1.Gleb Vdovin and P.M.Sarro, "Flexible mirrormicromachined in silicon," Appl. Opt.34,2968-2972(1995).
2.Adaptive Mirror Micromachined in Silicon, Gleb Vdovin,PhD thesis,TU Delft,1996
3.OKO Guide to Adaptive Optics (4th Edition), G.Vdovin, O. Soloviev, M. Loktev, V. Patlan, Flexible Optical B. V., 2013. (http://www.okotech.com/)
4.https://academic.microsoft.com/paper/2076423969/citedby
（注：本文为本公司原创作品，目的在于让更多的人了解自适应光学。如转载请标明出处：灵动智能光学。）
地址：浙江省杭州市钱塘区6号大街452号高科技企业园3幢
1995年，荷兰Delft理工大学（Delft University of Technology, TU Delft）的Vdovin博士和Sarro博士采用集成电路微机械加工工艺研制成功了世界上第一个微机械薄膜变形镜(Micro-machined Membrane Deformable Mirror，简称MMDM)【文献1,2】，也被称为MEMS变形镜。
那什么是变形镜呢？
普通的镜子，其镜面形状是固定的，不能发生变化，如平面镜、凹面镜、凸面镜等，但变形镜的镜面可以在外部信号（例如电压）的控制下发生形变，矫正光束的波前畸变，提高光束质量、成像质量等。例如：活塞变形镜（Piston Corrector）、压电变形镜（Piezo-electric DM）、双压电变形镜（Bimorph DM）、音圈变形（Voice Coil DM）等等。
【 变形镜工作原理示意图】MMMDM的原理、工艺和之前的几种变形镜都不一样。它是利用静电吸附的原理工作的，采用集成电路微机械加工工艺制作而成。结构和工作原理图如图1所示。变形镜采用0.5 μm厚的氮化硅（Silicon-nitride）薄膜作为镜面材料。为了增加镜面反射率，氮化硅薄膜表面还涂了一层0.2微米厚的铝反射膜。当给电极施加电压时，在静电吸引力的作用下，镜面会被吸向电极，产生一定的形变，从而达到调整光束波前的作用。
图1 MEMS变形镜工作原理【图片来自参考文献3】那么，这个MMDM有什么特别的呢？
1、材料
一般的镜面材料都是硬质的，例如玻璃，但MMDM的镜面不是玻璃做的，而是一层0.5微米厚的氮化硅薄膜。一根头发丝的直径大约是50微米，0.5微米也就是一根头发直径的1/100，其柔软程度可想而知！名副其实的薄膜变形镜！而且，这个变形镜的基底材料是硅！你没看错，就是这个神通广大的半导体元素，做芯片也用它！这样就可以用集成电路的加工工艺来制造整个变形镜了。
2、工作原理
一般变形镜是通过促动器（Actuator）带动镜面产生形变，因此镜面和促动器之间是有物理连接的，例如活塞变形镜、压电变形镜、双压电变形镜、音圈变形镜等。但是MMDM的镜面依靠静电吸引产生形变，和电极之间并无物理接触，因此在镜面上不会产生促动器粘合的痕迹（专业术语：Print-through），镜面的连续性较好，不会引入额外的高阶畸变。
3、性能
这款MMDM的光学孔径尺寸是10.5 mm × 10.5 mm，呈方形，共有9个促动器。反射面初始平整度RMS值达到了1/8个波长（波长λ=633 nm）。而且，该变形镜不存在滞洄，控制精度更高。
由于镜面很轻很薄，因此镜面的惯性非常小，可以进行快速变形。在方波电压作用下，镜面的上升稳定时间仅需约2ms，而上升至80%仅需0.5ms，因此可用于高速自适应光学系统中进行波前、像差校正。
MMDM形变干涉图及阶跃响应【图片来自文献1,2】4、工艺
正是因为在原理（静电吸引）、材料（硅、氮化硅、铝）、结构（平面加工）等方面的精巧设计，所以该变形镜可以完全采用集成电路微机械加工工艺进行生产制造！这样可以很稳定地控制产品的工艺参数，获得更好的产品一致性，并且易于批量化生产，降低成本。
5、成本
这是最关键的因素！
在MMDM问世之前，变形镜是个很精贵的玩意儿，不是一般人用得起的，但是通过采用MEMS工艺进行生产制造，变形镜的生产成本极大地降低。单个变形镜的成本从原先的高不可攀一下子降低到了仅几千欧元(人民币几万元)，下降了好几个数量级。这样就有更多的研究人员能够使用变形镜进行自适应光学的研究。
根据微软学术（Microsoft Academic）的统计，Vdovin博士在1995年发表的那篇MMDM的论文到目前为止已被引用超过280次，这在自适应光学、尤其是变形镜这个小圈子里面已经是相当高的引用率了。
1997年，凭借着MMDM这一核心发明，Vdovin博士创立了荷兰OKO公司，专门进行变形镜等自适应光学产品的研发和销售，为全世界科研人员提供好用、价廉的自适应光学产品。
参考文献：
1.Gleb Vdovin and P.M.Sarro, "Flexible mirrormicromachined in silicon," Appl. Opt.34,2968-2972(1995).
2.Adaptive Mirror Micromachined in Silicon, Gleb Vdovin,PhD thesis,TU Delft,1996
3.OKO Guide to Adaptive Optics (4th Edition), G.Vdovin, O. Soloviev, M. Loktev, V. Patlan, Flexible Optical B. V., 2013. (http://www.okotech.com/)
4.https://academic.microsoft.com/paper/2076423969/citedby
（注：本文为本公司原创作品，目的在于让更多的人了解自适应光学。如转载请标明出处：灵动智能光学。）
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