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自适应光学综合孔径成像技术中压电陶瓷光纤相位调制器的应用

近年来,光学综合孔径成像技术发展迅速,它是用多个小孔径系统通过光学手段合成大孔径系统来实现高分辨率的成像技术。光学综合孔径成像技术使得整套成像系统趋于小型化、轻量化,因此,它也是地基和天基大型望远镜系统发展的重要方向。

自适应光学综合孔径成像遥感器系统中,环境或载体平台振动等因素会引起综合孔径阵列中各子孔径相位误差,从而引起图像质量变差。因此,提高成像质量需要对相位误差进行实时测量与校正,芯明天压电陶瓷光纤相位调制器可满足这些要求。

光学综合孔径成像技术原理及组成

光学综合孔径成像技术是将多个小口径的光学镜面或光学系统按照一定的空间位置排列,通过光路、镜面的调整和相位匹配,使得通过各个子孔径的光束在共同焦平面上满足同相位要求,以实现光场的相干叠加,达到与之通光口径相当的单一大口径系统的衍射分辨率。

根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率受波长和系统孔径的限制。对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率,则只能增加系统孔径,而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。光学综合孔径成像技术的目的就是用更易制造的小孔径系统通过光学手段合成大孔径系统,从而满足高分辨率的成像要求。

 

自适应光学综合孔径成像遥感器冗余校正示意

上图所示为自适应光学综合孔径成像遥感器冗余间隔校正示意图。系统选用压电陶瓷光纤相位调制器进行相位实时校正,光纤缩比阵列中每根用于相位校正的光纤相位调制器被固定在用于瞬时冗余信息相位差测量的光学装置前,再经过后面的透镜组在CCD上成像,从所成像上可以提取出用于冗余间隔校正的信息,经计算机反馈控制压电陶瓷光纤相位调制器完成相位的实时校正的目标,从而实现实时高质量成像的目的。

从上图中可以看出,自适应光学综合孔径成像遥感器在受到外界环境影响和载体平台振动后,光纤缩比阵列两两孔径间会出现相位误差,经过瞬时冗余信息相位差测量的光学装置测量的误差信号后,系统通过驱动控制压电陶瓷光纤相位调制器来对此相位误差进行校正。

芯明天公司生产销售多样化的PZT压电陶瓷光纤相位调制器,可分为大出力型、大位移型、小体积型、低温型、宇航级等,适用于各类光纤相位调制应用。芯明天PZT压电陶瓷光纤相位调制器利用的是压电陶瓷的逆压电效应,通过压电陶瓷控制器对施加至PZT压电陶瓷的电压值进行调节,从而控制光纤被拉伸的长度。并且,驱动电压的大小与光纤被拉伸的长度基本成线性关系,非常易于控制。

芯明天PZT压电光纤相位调制器

芯明天PZT压电光纤相位调制器的使用方法非常简单,将光纤缠绕于PZT光纤相位调制器,PZT光纤相位调制器产生径向膨胀从而引起外径周长发生变化,使得被缠绕的光纤的长度和折射率发生改变,从而引起输出光的相位变化。

以下为芯明天生产销售的几款PZT压电陶瓷光纤相位调制器的简单参数介绍,但针对不同种类光纤(如直径、柔性、所要求的拉伸力等参数不同),参数值会有略微变化。

 

大位移型压电光纤相位调制器

 

型号:H01.80

径向位移:80μm

光纤拉伸长度:420μm/圈光纤

径向出力:160N

空载谐频:740Hz

 

大出力、高谐频型压电光纤相位调制器

 

型号:H01.20

径向位移:18.5μm

光纤拉伸长度:100μm/圈光纤

径向出力:600N

空载谐频:3975Hz

 

低温宇航型压电光纤相位调制器

 

型号:H01.6

径向位移:7μm

光纤拉伸长度:35μm/圈光纤

径向出力:250N

空载谐频:9500Hz

 

小体积型压电光纤相位调制器

 

型号:H01.9

光纤拉伸长度:18μm/圈光纤

开环分辨率:0.1nm

重量:14g

尺寸:28×10×8mm^3

 

环形压电陶瓷光纤相位调制器

 

特点:各种尺寸,可定制。、

 

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