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PZT压电陶瓷、压电倾斜镜在光场调控中的应用(相干合成与自适应光学)!

光场(light field)是一个向量函数,它描述了流经空间中每个点的各个方向的光量。迈克尔˙法拉第是第一个提出光应该被解释为一个场的人,就像他多年来一直在研究的磁场一样。 “光场"一词是安德烈·格顺在一篇关于三维空间中光的辐射特性的经典论文中创造的。

光线则表示光的传播路径和方向的直线,从科学上讲,光线由五维全光函数描述:每条光线由3D空间中的三个坐标和两个角度定义,以确定它们在3D空间中的方向。

 

两种光场调控:相干合成与自适应光学

相干合成的光场调控一般是通过多面平面镜完成,而自适应光学中的光场调控一般通过一块连续的、可变形的反射镜来完成。

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一、相干合成-光场调控

不考虑多重因素,简单来讲,相干合成是将激光阵列进行同相位输出,以提升合成后激光的亮度。

相干合成,是将光束分为多个子孔径光束,再进行相干合成。但在光的传输过程中因各方面原因,如热效应等因素,会造成光的相位和方向的变化。解决该问题简单、直接、快速的方法就是采用压电倾斜镜,通过外加控制压电倾斜镜电压控制信号,来控制压电倾斜镜反射镜面的倾斜角度。

多支压电倾斜镜的配合使用,增加反射镜的面形,从而增加光强。

 

压电倾斜镜:高速活塞+倾斜

压电倾斜镜是由PZT压电陶瓷驱动,具有响应速度快、分辨率高的特点,配合柔性铰链机械机构,又具有无空回、无摩擦、无磨损、空间尺寸小、运动灵敏度高、易控制、运行稳定等优点。

芯明天P32压电倾斜镜的内部是由3PZT压电陶瓷驱动,可产生高速毫秒级的活塞运动及θX、θY倾斜运动。

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直线活塞运动可快速调节光的相位、光程等,而θX、θY倾斜运动可快速改变由反射镜片反射的出射光的传输方向。

 

二、自适应光学-光场调控

自适应光学是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变,从而改进光学系统性能的技术,也是将激光子束进行相位锁相,从而提升亮度。

自适应光学中较常用变形镜一般为压电式变形镜,通过采用压电陶瓷阵列驱动。其中的压电陶瓷阵列又分为多层式压电陶瓷阵列以及单层压电陶瓷阵列,两种驱动方式间最为显著的不同是驱动电压、输出位移及外形尺寸。

压电陶瓷阵列:高速活塞运动

多层式压电陶瓷阵列因其具有更大位移、更低的驱动电压而被广泛应用于压电变形镜中。

不同系统结构中压电变形镜对压电陶瓷阵列的尺寸、位移等要求不同,选用的压电陶瓷的参数继而不同。

芯明天拥有多种压电陶瓷,外形尺寸可小至1.22×1.3×1.7mm3

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压电变形镜驱动电源

压电变形镜中的压电陶瓷单元,少则几十支,多则成百上千支,而驱动这么多容性陶瓷单元,对功率、电压、通道数、外形尺寸等都有严格要求,这就需要定制合适的变形镜驱动电源。

芯明天针对压电变形镜驱动电源的需求,研发设计了多款压电驱动电源,通道数可达几百通道。E82.A64K系列压电陶瓷驱动电源则为其中之一。

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在压电变形镜驱动电源的驱动下,压电陶瓷阵列的每个单元产生相应的位移量,从而进行自适应式反射镜面的面形控制。

 


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