กระจกปรับรูปทรงได้ ( DM ) คือกระจกที่มีพื้นผิวที่สามารถปรับรูปทรงได้ เพื่อให้ได้ การควบคุม หน้าคลื่นและการแก้ไขความคลาดเคลื่อน ทางแสง กระจกปรับรูปทรงได้ถูกใช้ร่วมกับเซ็นเซอร์หน้าคลื่นและระบบควบคุมแบบเรียลไทม์ในออปติกแบบปรับได้ในปี 2549 ได้มีการค้นพบการใช้งานใหม่ในการสร้างรูปทรงพัลส์เฟมโตวินาที^{[ 1 ]}

สามารถควบคุมรูปร่างของ DM ได้ด้วยความเร็วที่เหมาะสมสำหรับการชดเชยความคลาดเคลื่อนแบบไดนามิกที่มีอยู่ในระบบออปติก ในทางปฏิบัติ รูปร่างของ DM ควรเปลี่ยนแปลงเร็วกว่ากระบวนการที่จะแก้ไขมาก เนื่องจากกระบวนการแก้ไข แม้แต่สำหรับความคลาดเคลื่อนแบบคงที่ ก็อาจต้องใช้หลายรอบ

โดยทั่วไปแล้ว ระบบจำลองการเคลื่อนที่ (DM) จะมีระดับความเป็นอิสระหลายระดับ โดยปกติแล้ว ระดับความเป็นอิสระเหล่านี้จะเกี่ยวข้องกับตัวกระตุ้น เชิงกล และโดยคร่าวๆ แล้วสามารถถือได้ว่าตัวกระตุ้นหนึ่งตัวสอดคล้องกับ ระดับความ เป็น อิสระ หนึ่งระดับ

จำนวนแอคทูเอเตอร์กำหนดจำนวนองศาอิสระ ( การเบี่ยงเบน ของหน้าคลื่น ) ที่กระจกสามารถแก้ไขได้ โดยทั่วไปมักเปรียบเทียบกระจกปรับรูปทรงได้ (DM) กับอุปกรณ์ในอุดมคติที่สามารถสร้างโหมดหน้าคลื่นในรูปแบบของ พหุนาม Zernike ได้อย่างสมบูรณ์ แบบ สำหรับสถิติความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า กระจกปรับรูปทรงได้ที่มีแอคทูเอเตอร์ M ตัว สามารถเทียบเท่ากับตัวแก้ไข Zernike ในอุดมคติที่มีองศาอิสระ N (โดยปกติ N < M) สำหรับการแก้ไขความปั่นป่วนของบรรยากาศ การกำจัดพจน์ Zernike ลำดับต่ำมักส่งผลให้คุณภาพของภาพดีขึ้นอย่างมาก ในขณะที่การแก้ไขพจน์ลำดับสูงกว่าจะทำให้การปรับปรุงน้อยลง สำหรับความผันผวนของข้อผิดพลาดหน้าคลื่นที่รุนแรงและรวดเร็ว เช่น คลื่นกระแทกและความปั่นป่วนที่เกิดจากกระแสลมที่มักพบในสนามการไหลของอากาศพลศาสตร์ความเร็วสูง จำนวนแอคทูเอเตอร์ ระยะห่างของแอคทูเอเตอร์ และระยะการเคลื่อนที่ จะกำหนดค่าความชันของหน้าคลื่นสูงสุดที่สามารถชดเชยได้

ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของตัวกระตุ้นเรียกว่า ระยะห่างของตัวกระตุ้น (actuator pitch)กระจกปรับรูปทรงได้ที่มีระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของตัวกระตุ้นมากและมีจำนวนตัวกระตุ้นมากจะมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง

ระยะการเคลื่อนที่ของแอคทูเอเตอร์คือระยะการเคลื่อนที่สูงสุดที่เป็นไปได้ของแอคทูเอเตอร์ โดยทั่วไปจะเป็นการเคลื่อนที่ในทิศทางบวกหรือลบจากตำแหน่งศูนย์กลาง ระยะการเคลื่อนที่โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง ±1 ถึง ±30 ไมโครเมตร ระยะการเคลื่อนที่อิสระของแอคทูเอเตอร์จะจำกัดแอมพลิจูดสูงสุดของหน้าคลื่นที่ได้รับการแก้ไข ในขณะที่ระยะการเคลื่อนที่ระหว่างแอคทูเอเตอร์จะจำกัดแอมพลิจูดสูงสุดและค่าความชันของความคลาดเคลื่อนลำดับสูงที่สามารถแก้ไขได้

ฟังก์ชันอิทธิพลคือ รูปทรงลักษณะเฉพาะที่สอดคล้องกับการตอบสนองของกระจกต่อการกระทำของตัวกระตุ้นเพียงตัวเดียว กระจกปรับรูปทรงได้ชนิดต่างๆ จะมีฟังก์ชันอิทธิพลที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ฟังก์ชันอิทธิพลยังอาจแตกต่างกันสำหรับตัวกระตุ้นที่ต่างกันของกระจกเดียวกัน ฟังก์ชันอิทธิพลที่ครอบคลุมพื้นผิวกระจกทั้งหมดเรียกว่า ฟังก์ชัน "โมดอล" ในขณะที่การตอบสนองเฉพาะจุดเรียกว่า ฟังก์ชัน "โซนอล"

การเชื่อมต่อของแอคทูเอเตอร์แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของแอคทูเอเตอร์ตัวหนึ่งจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของแอคทูเอเตอร์ข้างเคียงมากน้อยเพียงใด กระจก "โมดอล" ทุกตัวมีการเชื่อมต่อไขว้กันสูง ซึ่งในความเป็นจริงแล้วเป็นเรื่องดี เพราะช่วยให้การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทางแสงระดับต่ำที่ราบเรียบซึ่งมักมีน้ำหนักทางสถิติสูงสุดนั้นมีคุณภาพสูง

เวลาตอบสนอง แสดงให้เห็นว่ากระจกจะตอบสนองต่อสัญญาณควบคุมเร็วแค่ไหน ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ระดับไมโครวินาที (กระจก MEMS และกระจกแม่เหล็ก) ไปจนถึงหลายสิบวินาทีสำหรับกระจกปรับแสงอัตโนมัติที่ควบคุมด้วยความร้อน

ฮิสเทอรีซิสและครีปเป็นผลกระทบจากการกระตุ้นแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งลดความแม่นยำของการตอบสนองของกระจกปรับรูปทรงได้ สำหรับแนวคิดที่แตกต่างกัน ฮิสเทอรีซิสอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ศูนย์ (กระจกที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้าสถิต) ไปจนถึงหลายสิบเปอร์เซ็นต์สำหรับกระจกที่มีตัวกระตุ้นแบบเพียโซอิเล็กทริก ฮิสเทอรีซิสเป็นข้อผิดพลาดเชิงตำแหน่งที่เหลืออยู่จากคำสั่งตำแหน่งของตัวกระตุ้นก่อนหน้า และจำกัดความสามารถของกระจกในการทำงานในโหมดป้อนไปข้างหน้า นอกเหนือจากวงจรป้อนกลับ

กระจก แบบแบ่งส่วนนั้นประกอบขึ้นจากส่วนกระจกแบนอิสระหลายส่วน แต่ละส่วนสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้เล็กน้อยเพื่อประมาณค่าเฉลี่ยของหน้าคลื่นเหนือพื้นที่ของส่วนนั้น ข้อดีคือ กระจกเหล่านี้มีการรบกวนระหว่างตัวขับเคลื่อนน้อยมากหรือไม่มีเลย การประมาณค่าแบบทีละขั้นนั้นใช้ได้ไม่ดีกับหน้าคลื่นต่อเนื่องที่เรียบ ขอบคมของส่วนต่างๆ และช่องว่างระหว่างส่วนต่างๆ ทำให้เกิดการกระเจิงของแสง ซึ่งจำกัดการใช้งานเฉพาะในกรณีที่ไม่ไวต่อแสงกระเจิง การปรับปรุงประสิทธิภาพของกระจกแบบแบ่งส่วน อย่างมาก สามารถทำได้โดยการเพิ่มองศาอิสระสามองศาต่อส่วน ได้แก่ การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง การเอียง และการหมุน กระจกเหล่านี้ต้องการตัวขับเคลื่อนมากกว่ากระจกแบบแบ่งส่วนที่มีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งถึงสามเท่า แนวคิดนี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตกระจกหลักแบบแบ่งส่วนขนาดใหญ่สำหรับกล้องโทรทรรศน์ Keckกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James WebbและE-ELT ในอนาคต มีวิธีการมากมายในการปรับเฟสของส่วนต่างๆ ให้ตรงกันอย่างแม่นยำและลดรูปแบบการเลี้ยวเบนที่เกิดจากรูปทรงและช่องว่างของส่วนต่างๆ กล้องโทรทัศน์อวกาศขนาดใหญ่ในอนาคต เช่น กล้องโทรทัศน์อวกาศขนาดใหญ่ UV Optical Infrared Surveyor ของ NASA ก็จะมีกระจกหลักแบบแบ่งส่วน เช่น กัน การพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพเพื่อเพิ่มความคมชัดเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการถ่ายภาพและการวิเคราะห์ลักษณะของดาวเคราะห์นอกระบบ โดยตรง

กระจก สะท้อนแสงแบบแผ่นหน้าต่อเนื่องที่มีตัวกระตุ้นแบบแยกส่วนนั้น เกิดจากการใช้แผ่นเมมเบรนบางๆ ที่สามารถเปลี่ยนรูปได้เป็นพื้นผิวด้านหน้า รูปร่างของแผ่นถูกควบคุมโดยตัวกระตุ้นแบบแยกส่วนจำนวนหนึ่งซึ่งติดตั้งอยู่ด้านหลัง รูปร่างของกระจกขึ้นอยู่กับการรวมกันของแรงที่กระทำต่อแผ่นหน้า เงื่อนไขขอบเขต (วิธีการยึดแผ่นเข้ากับกระจก) และรูปทรงเรขาคณิตและวัสดุของแผ่น กระจกเหล่านี้ช่วยให้สามารถควบคุมหน้าคลื่นได้อย่างราบรื่นด้วยองศาอิสระจำนวนมาก – สูงถึงหลายพันองศา

กระจกสะท้อน แสงแบบแม่เหล็กประกอบด้วยแผ่นเมมเบรนบางๆ ที่ยืดหยุ่นได้ต่อเนื่องกัน ซึ่งถูกควบคุมด้วยขดลวดเสียงและแม่เหล็ก เทคโนโลยีนี้ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการออกแบบสูง เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับการเลือกออกแบบ พวกมันสามารถสร้างระยะการเคลื่อนที่ที่เหนือกว่า – การเปลี่ยนรูปได้ถึงหนึ่งร้อยไมครอน – หรือความเร็วสูงมาก – ในระดับมิลลิวินาที เนื่องจากแผ่นเมมเบรนเป็นแผ่นวัสดุชิ้นเดียว จึงสามารถให้คุณภาพทางแสงที่สูงมากได้ เทคโนโลยีนี้แสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่ดีและรักษารูปทรงแทบไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายสัปดาห์ จำนวนตัวกระตุ้นสามารถมีตั้งแต่หลายสิบตัวไปจนถึงหลายพันตัว

กระจกMEMSถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตไมโครแมชชีนนิ่งแบบปริมาตรและพื้นผิวประกอบด้วยเยื่อสะท้อนแสงบางๆ ที่ควบคุมโดยแอคทูเอเตอร์จำนวน ^{มาก [ 4 ]}กระจก MEMS อาจทำลายขีดจำกัดราคาที่สูงของระบบปรับแสง แบบเดิม ได้ ช่วยให้สามารถใช้แอคทูเอเตอร์จำนวนมากขึ้นในราคาที่คุ้มค่ากว่า ทำให้สามารถแก้ไขหน้าคลื่นได้อย่างแม่นยำ ^{[ 4 ]}กระจก MEMS ให้เวลาตอบสนองที่รวดเร็วจากแอคทูเอเตอร์ ^{[ 5 ]}โดยมีฮิสเทอรีซิสจำกัด ประโยชน์เพิ่มเติมคือเทคโนโลยีการผลิตไมโครแมชชีนนิ่งช่วยให้ได้รับประโยชน์จากขนาดเศรษฐกิจในการสร้างกระจกปรับรูปได้ที่ถูกกว่าและเบากว่า โดยมีจำนวนแอคทูเอเตอร์มากขึ้น ^{[ 6 ]}

กระจก แบบเมมเบรนนั้นประกอบด้วยเมมเบรนบางๆ ที่นำไฟฟ้าและสะท้อนแสงได้ ยืดอยู่บนกรอบแข็งเรียบ เมมเบรนสามารถเปลี่ยนรูปได้ด้วยไฟฟ้าสถิต โดยการจ่ายแรงดันควบคุมไปยังตัวกระตุ้นอิเล็กโทรดไฟฟ้าสถิต ซึ่งสามารถวางไว้ใต้หรือเหนือเมมเบรนได้ หากมีอิเล็กโทรดใดๆ วางอยู่เหนือเมมเบรน อิเล็กโทรดเหล่านั้นจะโปร่งใส สามารถใช้งานกระจกได้โดยใช้อิเล็กโทรดเพียงกลุ่มเดียวที่อยู่ใต้กระจก ในกรณีนี้ จะมีการจ่ายแรงดันไบแอสไปยังอิเล็กโทรดทั้งหมด เพื่อทำให้เมมเบรนมีรูปทรงกลมในตอนเริ่มต้น เมมเบรนสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้เมื่อเทียบกับทรงกลมอ้างอิง

กระจก แบบไบมอร์ฟ (Bimorph ) เกิดจากการนำวัสดุต่างชนิดกันสองชั้นขึ้นไปมาซ้อนกัน โดยชั้นหนึ่งหรือมากกว่านั้น (ชั้นแอคทีฟ) จะทำจากวัสดุเพียโซอิเล็กทริกหรืออิเล็กโทรสตริกทีฟ และมีการสร้างโครงสร้างอิเล็กโทรดบนชั้นแอคทีฟเพื่อช่วยให้เกิดการตอบสนองเฉพาะจุด เมื่อมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังอิเล็กโทรดหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น กระจกจะเปลี่ยนรูป ทำให้อิเล็กโทรดเหล่านั้นยืดออกไปด้านข้าง ส่งผลให้เกิดความโค้งเฉพาะจุดของกระจก โดยทั่วไปแล้ว กระจกแบบไบมอร์ฟมักมีอิเล็กโทรดไม่เกิน 100 ตัว

กระจก สะท้อนแสงแบบเฟอร์โรฟลูอิดเป็นกระจกสะท้อนแสงแบบเปลี่ยนรูปได้ที่ทำจากของเหลว โดยใช้สารแขวนลอยของอนุภาค นาโนแม่เหล็กเฟอร์โรแมก เนติก ขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 นาโนเมตร)ที่กระจายตัวอยู่ในตัวพาที่เป็นของเหลว เมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอก อนุภาคแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกจะเรียงตัวตามสนาม ของเหลวจะกลายเป็นแม่เหล็ก และพื้นผิวของของเหลวจะมีรูปร่างที่ควบคุมโดยสมดุลระหว่างแรงแม่เหล็ก แรงโน้มถ่วง และแรงตึงผิว การใช้รูปทรงเรขาคณิตของสนามแม่เหล็กที่เหมาะสม สามารถสร้างรูปร่างใดๆ ที่ต้องการได้บนพื้นผิวของเฟอร์โรฟลูอิด แนวคิดใหม่นี้เป็นทางเลือกที่มีศักยภาพสำหรับกระจกสะท้อนแสงแบบเปลี่ยนรูปได้ที่มีต้นทุนต่ำ ระยะการเคลื่อนที่สูง และจำนวนแอคทูเอเตอร์จำนวนมาก ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}