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S37系列高可靠工業(yè)級(jí)、宇航級(jí)壓電偏轉(zhuǎn)鏡優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

更新時(shí)間: 2023-02-15

芯明天公司專業(yè)研發(fā)、設(shè)計(jì)、加工及生產(chǎn)壓電偏轉(zhuǎn)鏡達(dá)16年之久,具有著非常豐富的壓電偏轉(zhuǎn)鏡設(shè)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),為用戶解決了各種參數(shù)及使用環(huán)境的問題。

今天為大家?guī)硪豢罡咝阅堋⒏呖煽?、工業(yè)級(jí)及宇航級(jí)的S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡。

壓電偏轉(zhuǎn)鏡是芯明天壓電運(yùn)動(dòng)系列產(chǎn)品之一,它可產(chǎn)生一維或多維偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),例如在θx、θy軸的快速偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它廣泛應(yīng)用于光通信、穩(wěn)像、光路調(diào)節(jié)、激光加工、激光合束等領(lǐng)域。

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S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡具有T2、T3、T4、T5、T6、T8等多個(gè)版本,行程依次增大,從2.5mrad至13.5mrad。S37.T8壓電偏轉(zhuǎn)鏡具有13.5mrad的偏轉(zhuǎn)行程范圍,因其抗振設(shè)計(jì),使得它的可靠性及動(dòng)態(tài)性也非常優(yōu)秀,這很好的解決了壓電偏轉(zhuǎn)鏡大行程下動(dòng)態(tài)性低的問題。

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特   點(diǎn)



• 高可靠性

• 抗振加固

• 全閉環(huán)高精度

• 開/閉環(huán)可選

• 工業(yè)級(jí)/宇航級(jí)



應(yīng)用舉例



• 圖像處理/穩(wěn)定 

• 隔行掃描,抖動(dòng)

• 光過濾/開關(guān) 

• 掃描顯微等

• 激光掃描/光束偏轉(zhuǎn)與穩(wěn)定 

• 光學(xué)   


一般情況下,外形直徑相同時(shí),行程越大的壓電偏轉(zhuǎn)鏡,它的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。而在長(zhǎng)度增加的基礎(chǔ)上,壓電偏轉(zhuǎn)鏡的可靠性將隨之降低。但目前很多應(yīng)用對(duì)壓電偏轉(zhuǎn)鏡的可靠性要求越來越高,很多標(biāo)準(zhǔn)品已不能滿足應(yīng)用要求。為解決此問題,芯明天采用抗震加固、全閉環(huán)的方式,以達(dá)到*優(yōu)化的可靠性及精度,并且通過了第三方的抗振實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡的功能是帶動(dòng)反射鏡產(chǎn)生快速偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),偏轉(zhuǎn)響應(yīng)速度可達(dá)毫秒量級(jí),偏轉(zhuǎn)精度在納弧度量級(jí),這是普通的振鏡、音圈電機(jī)所達(dá)不到的。這些特點(diǎn)使其非常適用于完成光路的快速轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)。

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結(jié)構(gòu)原理




S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡可產(chǎn)生θx、θy二維偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它是基于平行運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì),具有共面軸及移動(dòng)面。四個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為四支壓電促動(dòng)器,以90°角平分放置,成對(duì)的差分控制分布。兩對(duì)差分驅(qū)動(dòng)壓電促動(dòng)器在較大溫度范圍內(nèi)提供最高可實(shí)現(xiàn)的角度穩(wěn)定性。它的偏擺運(yùn)動(dòng)是由兩對(duì)壓電促動(dòng)器以推拉模式來實(shí)現(xiàn),采用橋式連接電路控制。

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全閉環(huán),更高精度




在執(zhí)行驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的合適位置采用絕對(duì)測(cè)量的傳感器來得到高穩(wěn)定性及定位精度,他們提供了較高的帶寬并向控制器反饋代表位置信息的電信號(hào),傳感器以橋式配置連接以消除熱漂移從而確保優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定性。





電壓與位移曲線舉例




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S37.T5S閉環(huán)位移曲線


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S37.T8K開環(huán)位移曲線



技術(shù)參數(shù)




S37.T2、S37.T3技術(shù)參數(shù)

型號(hào)
S37.T2SF
S37.T2KF
S37.T3SF
S37.T3KF
運(yùn)動(dòng)自由度
θX,θY
θX,θY
驅(qū)動(dòng)控制
3 路驅(qū)動(dòng)
3 路驅(qū)動(dòng)
標(biāo)稱偏轉(zhuǎn)范圍
(0~120V)
2.5mrad
4mrad
偏轉(zhuǎn)范圍
(0~150V)
3.5mrad
5.5mrad
傳感器類型
SGS/-
SGS/-
閉/開環(huán)分辨率
0.08/0.03μrad
0.15/0.04μrad
閉環(huán)線性度
0.1%F.S.
0.1%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度
0.02%F.S.
0.02%F.S.
空載諧振頻率
6.5kHz
6.4kHz
靜電容量
3.6μF
5.2μF
材質(zhì)
鋼、鈦
鋼、鈦
重量
200g
230g


S37.T4、S37.T5技術(shù)參數(shù)

型號(hào)
S37.T4SF
S37.T4KF
S37.T5SF
S37.T5KF
運(yùn)動(dòng)自由度
θX,θY
θX,θY
驅(qū)動(dòng)控制
3 路驅(qū)動(dòng)
3 路驅(qū)動(dòng)
標(biāo)稱偏轉(zhuǎn)范圍
(0~120V)
5mrad
6.8mrad
偏轉(zhuǎn)范圍
(0~150V)
6.8mrad
9.5mrad
傳感器類型
SGS/-
SGS/-
閉/開環(huán)分辨率
0.2/0.05μrad
0.25/0.07μrad
閉環(huán)線性度
0.1%F.S.
0.1%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度
0.02%F.S.
0.02%F.S.
空載諧振頻率
6.3kHz
6.2kHz
靜電容量
7.2μF
9μF
材質(zhì)
鋼,鈦
鋼,鈦
重量
250g
275g


S37.T6、S37.T8技術(shù)參數(shù)

型號(hào)
S37.T6SF
S37.T6KF
S37.T8SF
S37.T8KF
運(yùn)動(dòng)自由度
θX,θY
θX,θY
驅(qū)動(dòng)控制
3 路驅(qū)動(dòng)
3 路驅(qū)動(dòng)
標(biāo)稱偏轉(zhuǎn)范圍(0~120V)
7.5mrad
10mrad
偏轉(zhuǎn)范圍(0~150V)
10mrad
13.5mrad
傳感器類型
SGS/-
SGS/-
閉/開環(huán)分辨率
0.25/0.08μrad
0.35/0.1μrad
閉環(huán)線性度
0.1%F.S.
0.1%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度
0.02%F.S.
0.02%F.S.
空載諧振頻率
6.1kHz
6kHz
靜電容量
11μF
14.5μF
材質(zhì)
鋼,鈦
鋼,鈦
重量
300g
350g





第三方環(huán)境試驗(yàn)報(bào)告




芯明天S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡通過了第三方進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)報(bào)告,包括S37系列中位移最大、體積最長(zhǎng)的S37.T8S/K壓電偏轉(zhuǎn)鏡,充分證明了S37系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡的高可靠性、高抗振能力。

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壓電偏轉(zhuǎn)鏡應(yīng)用舉例




• 衛(wèi)星激光通信

壓電偏轉(zhuǎn)鏡主要作用是用于帶載鏡片做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它的應(yīng)用是以對(duì)光的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)為主。壓電偏轉(zhuǎn)鏡的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是角度調(diào)節(jié)精度非常高,可小于0.01"。既然偏轉(zhuǎn)角度小且偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度高,則它就非常適于較長(zhǎng)距離的光傳輸方向的調(diào)節(jié),例如衛(wèi)星激光通信。衛(wèi)星與地面間的信號(hào)傳輸通信是很難做到的,原因是光束的發(fā)散角很小,非常不易對(duì)準(zhǔn),因此衛(wèi)星激光通信就需要非常高精度的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。

對(duì)于目前火熱的星鏈建設(shè),一樣需要壓電偏轉(zhuǎn)鏡完成光路的精確對(duì)準(zhǔn)。

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• 光路穩(wěn)定系統(tǒng)

光在傳輸過程中,會(huì)因外界各種干擾或環(huán)境因素等造成光路的不穩(wěn),這對(duì)于光通信或成像等應(yīng)用是非常不利的。為了消除或補(bǔ)償這種光路的不穩(wěn)或偏差,可通過芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡進(jìn)行快速、高精度的調(diào)節(jié)與補(bǔ)償。在極短時(shí)間內(nèi)完成光路偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),是壓電偏轉(zhuǎn)鏡得以成功應(yīng)用的不可少的因素之一。

芯明天也可為科研型用戶提供激光穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)的整個(gè)激光穩(wěn)定系統(tǒng),包括激光器、壓電偏轉(zhuǎn)鏡及控制系統(tǒng)、PSD位置信號(hào)探測(cè)器、分光片、光機(jī)械等。


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基本原理為激光器發(fā)出的光束經(jīng)過干擾用壓電偏轉(zhuǎn)鏡及補(bǔ)償用壓電偏轉(zhuǎn)鏡反射后,被PSD光信號(hào)位置傳感器接收,并反饋給補(bǔ)償用壓電偏轉(zhuǎn)鏡控制器,通過其內(nèi)部偏差比較電路的計(jì)算,輸出補(bǔ)償電壓,驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償用壓電偏轉(zhuǎn)鏡進(jìn)行角度調(diào)整,將干擾信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償、衰減。

芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡在X向或Y向150微米、10Hz干擾信號(hào)下,經(jīng)過閉環(huán)補(bǔ)償后,干擾信號(hào)可減小至5微米以下。

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• 光學(xué)成像系統(tǒng)

在光學(xué)成像過程中,由于平臺(tái)振動(dòng)和姿態(tài)隨機(jī)擾動(dòng)等各種影響因素都會(huì)使相機(jī)光軸偏移,使目標(biāo)與焦面相對(duì)運(yùn)動(dòng),在焦面上產(chǎn)生像移,從而會(huì)造成成像模糊問題。例如,在地面天文觀測(cè)中,由于大氣湍流和望遠(yuǎn)鏡的抖動(dòng)等原因也會(huì)造成望遠(yuǎn)鏡焦平面圖像的隨機(jī)抖動(dòng),極大地降低了望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率。

抑制光束抖動(dòng)的有效方案是利用捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)(ATP)系統(tǒng)中的精跟蹤環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償,壓電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)因其穩(wěn)定性好、能量耗損小、鏡面反射率高、偏轉(zhuǎn)分辨率高、偏轉(zhuǎn)速度快等特點(diǎn)成為優(yōu)質(zhì)選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。


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• 快速激光加工

對(duì)于加工孔徑及孔距精度要求非常高,例如幾微米至幾百微米的孔徑、幾十微米的孔距等,利用芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡對(duì)激光的精確方向控制及它的快速響應(yīng)速度等特性,可以解決微小孔加工精度低、孔徑不圓滑等問題。

在涉及到微米級(jí)小孔的超快激光加工應(yīng)用中集成壓電偏轉(zhuǎn)鏡,具有加工精度高、加工速度快等特點(diǎn)。已廣泛應(yīng)用于各類器件微小孔加工、異形孔加工等領(lǐng)域。


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