什么是快速反射镜？它是怎么发展的？

快速反射镜（FSM）也叫“快反镜”，是一种利用音圈电机驱动反射镜面精确控制光束方向的一种光、机、点一体化精密装置，通过与高灵敏度高响应度的传感器相结合，构成一种具有高精度光学扫描跟踪系统的集成装置，具有极高的角度分辨率、响应速度和带宽。

（图源网络，侵删）

快速反射镜的发展历程

早在远古时代，人类就通过以水为镜梳理自监，这是对反射现象的最初利用，随着时间的发展，公元前 2000 多年，我国出现铜镜，这是反射镜在日常生活中的早期应用形式，期间基本没经历过大的变化。

（天津博物馆展古铜镜，素材来自网络）

直到12 世纪末至 14 世纪初，威尼斯通过在玻璃上镀水银诞生了世界上第一面玻璃镜，之后19世纪德国科学家李比希发明镀银镜子，银镜逐渐取代制作成本高、反射效果差的水银镜，反射镜在日常生活中不断发展和普及 。

（1900年tiffany银镜子，素材来自网络）

光学领域应用发展阶段

随着光学的发展，普通反射镜无法满足精密光学仪器的需求，一系列用于科学研究的反射镜应运而生，如法布里-珀罗干涉仪中的反射腔、各类激光器中的谐振腔以及应用于特定波段的反射镜等 。

为了提高光学系统的性能，对反射镜的精度、反射率、稳定性等方面的要求不断提高，推动了反射镜制造技术和材料的改进。

快速反射镜技术形成阶段：快速反射镜是在光学系统对光束控制的需求不断增加的背景下产生的。其发展的关键在于满足快速、精确调整光束方向的要求。

（激埃特镀金反射镜）

驱动技术的发展

最初可能采用简单的机械驱动方式，但存在响应速度慢、精度低等问题。

后来，音圈电机等新型驱动装置被应用到快速反射镜中，音圈电机具有出力大、响应快、控制精度高的优点，大大提高了快速反射镜的性能，使其能够在更短的时间内完成精确的角度调整。

结构设计的优化

从简单的结构设计逐渐发展到更加复杂和精密的结构，以提高反射镜的稳定性和抗干扰能力。

例如，采用特殊的支撑结构和材料，减小反射镜的变形和振动，同时降低质量和转动惯量，提高快速反射镜的动态响应性能。设计多轴快速反射镜，以实现对光束在多个方向上的精确控制，满足不同应用场景的需求。

（高精度快速反射镜，图源网络，侵删）

应用领域拓展阶段

天文观测领域：快速反射镜在天文望远镜中用于补偿大气湍流引起的光线抖动，提高望远镜的成像质量，帮助天文学家更清晰地观测天体。

自适应光学领域：成为自适应光学系统中的关键部件，实时校正光学波前误差，改善光学系统在不同环境条件下的性能。

激光通信领域：在自由空间光通信中，精确调整激光束的方向，保证通信链路的稳定性，提高通信的效率和质量 1。

其他领域：如在精密跟踪、像移补偿、光学成像等领域也得到广泛应用，并且随着技术的不断进步，其应用范畴还在逐渐扩大，向航天器、飞机、汽车等运动平台中渗透。

技术改进与创新阶段

新型材料的应用：研究和应用具有更好性能的材料，如高强度、低重量、低热膨胀系数的材料，以进一步提高快速反射镜的性能和稳定性。

控制算法的优化：开发更加先进的控制算法，提高快速反射镜对复杂环境和动态变化的适应能力，实现更精确的光束控制。例如，采用基于模型的控制、自适应控制、智能控制等算法，结合先进的传感器技术，实现对快速反射镜的高精度实时控制。

集成化与小型化：为了满足更多应用场景的需求，快速反射镜在技术改进过程中不断朝着集成化和小型化的方向发展，使其能够更方便地集成到各种光学系统和设备中，同时降低成本和功耗。