光是一種電磁波，電磁波具有幅度、頻率、相位等特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)電磁波的這三種特性，可以表達(dá)不同的狀態(tài)，通常稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相。

光學(xué)科學(xué)與許多學(xué)科相關(guān)，包括天文學(xué)、各種工程領(lǐng)域、攝影和醫(yī)學(xué)（尤其是眼科和驗(yàn)光儀，稱為生理光學(xué)）。在各種技術(shù)和日常物體中也都可以找到光學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，包括鏡片、鏡頭、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、激光器和光纖等。

在各種光學(xué)的應(yīng)用中，想利用光達(dá)到應(yīng)用的目的，就需要對光進(jìn)行控制，包括方向、相位等。而這些調(diào)整控制，都需要相應(yīng)的調(diào)整工具。并且，因光的波長一般在微米、納米間，因此對光的參數(shù)調(diào)整，通常要求非常高的精度。

芯明天專注于壓電納米運(yùn)動與控制系統(tǒng)，專為高精度的運(yùn)動控制提供解決方案。在光路調(diào)整中，可以選擇芯明天的哪些壓電微納米運(yùn)動產(chǎn)品？

一、光路的方向控制（光路偏轉(zhuǎn)）

光路的方向是指光傳輸?shù)姆较?，光路的方向控制是指改變光的傳輸方向?？梢赃x擇以下幾種產(chǎn)品對光路的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

壓電偏轉(zhuǎn)鏡應(yīng)用于快速光路偏轉(zhuǎn)

芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡內(nèi)部采用差分控制方式，驅(qū)動內(nèi)部壓電陶瓷以推拉形式運(yùn)動，使得壓電偏轉(zhuǎn)鏡的移動平面產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動。它的特點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)速率快、偏轉(zhuǎn)分辨率高，分別可達(dá)毫秒量級、納弧度量級。

芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡可產(chǎn)生θx、θy兩軸偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可選配Z向直線運(yùn)動。運(yùn)動效果如下所示。

壓電偏轉(zhuǎn)鏡的特點(diǎn)使其非常適用于光路的方向控制，且它的反應(yīng)迅速，使得它的應(yīng)用范圍非常廣泛，從科研到工業(yè)，再到宇航，都有壓電偏轉(zhuǎn)鏡的身影。例如，在科研的激光光路穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)中光路的控制，工業(yè)應(yīng)用里激光加工中光路的控制，宇航中的激光通信、圖像穩(wěn)定的光路控制等。

型號舉例

芯明天已為多顆衛(wèi)星提供壓電偏轉(zhuǎn)鏡及低功耗、小體積板卡式控制系統(tǒng)，其中有搭載激光通信系統(tǒng)的低軌衛(wèi)星、搭載激光通信系統(tǒng)的高軌衛(wèi)星、搭載成像儀的低軌衛(wèi)星、搭載磁象儀的低軌衛(wèi)星、搭載導(dǎo)航系統(tǒng)的高軌衛(wèi)星以及其他商業(yè)衛(wèi)星等。芯明天已形成涵蓋工業(yè)級、軍品級、宇航級多個系列的高可靠性壓電偏轉(zhuǎn)鏡與驅(qū)動控制產(chǎn)品。

壓電偏擺臺應(yīng)用于光路偏轉(zhuǎn)

壓電偏擺臺的原理與壓電偏轉(zhuǎn)鏡的原理基本相同，但兩者間的外觀不太相同。壓電偏擺臺是專為面積較大的反射或透射鏡片而設(shè)計(jì)。它具有中心通孔，且孔徑較大，可達(dá)96mm×96mm，可帶載的鏡片尺寸達(dá)110mm×110mm。

壓電偏擺臺的運(yùn)動軸為θx、θy，偏轉(zhuǎn)行程一般約為2mrad。壓電偏擺臺也可選擇Z向運(yùn)動。它的運(yùn)動效果如下所示。

壓電偏擺臺非常適用于遠(yuǎn)距離激光合束對準(zhǔn)應(yīng)用，可將對準(zhǔn)分辨率保持在0.01秒。

壓電偏擺臺的出廠前測試

型號舉例

二維偏轉(zhuǎn)壓電鏡架應(yīng)用于自動光路偏轉(zhuǎn)

二維偏轉(zhuǎn)壓電鏡架的偏轉(zhuǎn)動作是基于兩支壓電螺釘來驅(qū)動完成，兩軸間采用共軸心點(diǎn)，每支壓電螺釘?shù)闹本€運(yùn)動控制了相應(yīng)軸的偏轉(zhuǎn)角度及方向。

二維偏轉(zhuǎn)壓電鏡架與壓電偏轉(zhuǎn)鏡相比，它具有更大的偏轉(zhuǎn)范圍，但它的偏轉(zhuǎn)速度相對壓電偏轉(zhuǎn)鏡要慢的多。

運(yùn)動效果如下圖所示。

型號舉例

壓電宏微復(fù)合式移相器用于光路調(diào)節(jié)

壓電宏微復(fù)合式移相器是手動偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)與直線壓電促動相結(jié)合，手調(diào)偏轉(zhuǎn)部分具有多種調(diào)節(jié)架可選。直線壓電促動器部分也具有多種選擇，可選大位移或小位移型。直線壓電促動器部分，大位移版本可達(dá)百微米范圍以上，小位移版本位移約1μm左右。

該壓電移相器是專為光學(xué)相移應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它的直線促動是通過電壓控制，可進(jìn)行超快速（μs級）步進(jìn)調(diào)節(jié)，同時(shí)，可通過手動調(diào)節(jié)θx、θy 兩軸的偏轉(zhuǎn)角度，角度調(diào)節(jié)范圍可達(dá)±4°。將鏡片調(diào)節(jié)與相移步進(jìn)相結(jié)合，使其更方便于像移、干涉測量等光路調(diào)節(jié)應(yīng)用。

它的運(yùn)動效果如下所示。

型號舉例

二、光路的直線調(diào)節(jié)

光路的直線調(diào)節(jié)是指不改變光的方向，只對光的直線傳輸?shù)穆窂竭M(jìn)行調(diào)節(jié)，可以改變光的相位、頻率等。

PZT壓電陶瓷片/疊堆應(yīng)用于光路的直線調(diào)節(jié)

壓電陶瓷片/疊堆是相對較小的移相器，最小的尺寸可達(dá)1.22×1.3×1.7mm^3。在使用中，需將反射鏡片或透射鏡片直接粘貼于壓電陶瓷片/疊堆上。

PZT壓電元件在電壓驅(qū)動下，產(chǎn)生直線運(yùn)動位移，從而帶動反射鏡片/透射鏡片進(jìn)行直線前進(jìn)或后退，從而引起光路徑長度的變化。

參數(shù)舉例

注：芯明天具有上千種壓電陶瓷型號，詳細(xì)參數(shù)請見芯明天產(chǎn)品樣冊或官網(wǎng)。

PZT壓電陶瓷產(chǎn)生的位移量與施加的電壓成基本的線性關(guān)系。例如，一款陶瓷在150V驅(qū)動下可達(dá)的位移為9μm，則在施加15V驅(qū)動電壓時(shí)，它產(chǎn)生的位移約0.9μm。

PZT壓電陶瓷片/疊堆的體積小、精度高，非常適用于受限空間中的光路調(diào)整。但壓電陶瓷一經(jīng)粘貼鏡片后，不可進(jìn)行拆卸，因?yàn)椴鹦兜倪^程會造成壓電陶瓷的損壞。

封裝式壓電陶瓷促動器應(yīng)用于光路直線調(diào)整

封裝式壓電陶瓷促動器是將PZT壓電陶瓷元件封裝于內(nèi)部，并預(yù)加有預(yù)載力。封裝壓電促動器的結(jié)構(gòu)不僅對壓電陶瓷進(jìn)行非常好的保護(hù)，同時(shí)它可以工作在更高的頻率下，可動態(tài)使用。

封裝式壓電促動器的鏡片安裝接口也更靈活，鏡片可粘貼于鏡片座上，鏡片座通過螺紋安裝于壓電促動器的移動端，易于鏡片更換。

型號舉例

注：更多型號請?jiān)斠娦久魈飚a(chǎn)品手冊或官網(wǎng)。

封裝式壓電陶瓷促動器也具有環(huán)形中孔版本，中心具有通孔，且配備有鏡片安裝帽，鏡片安裝、更換更便捷。中心通孔尺寸由直徑4.5mm至24mm不等。

機(jī)構(gòu)放大促動器應(yīng)用于直線光路調(diào)整

機(jī)構(gòu)放大促動器是將PZT壓電陶瓷元件的位移進(jìn)行放大并輸出的促動器，它適用于光學(xué)調(diào)整中要求大位移的應(yīng)用。并且，該種壓電促動器可選配閉環(huán)反饋傳感器，可對壓電促動器的位移進(jìn)行線性控制。

型號舉例

壓電光纖相位調(diào)制器應(yīng)用于光路調(diào)整

芯明天壓電光纖相位調(diào)制器是一種光纖拉伸裝置，可對纏繞于其外徑凹槽內(nèi)的光纖進(jìn)行拉伸，拉伸的長度、頻率可調(diào)。

在使用芯明天光纖相位調(diào)制器時(shí)，需注意光纖纏繞的圈數(shù)，要保證壓電光纖相位調(diào)制器的出力滿足光纖拉伸的出力要求。

型號舉例

壓電宏微復(fù)合平臺應(yīng)用于光路調(diào)整

當(dāng)利用光纖對光進(jìn)行傳輸時(shí)，兩束光的對準(zhǔn)、耦合就會要求非常高的對準(zhǔn)精度。芯明天壓電宏微復(fù)合平臺可選1至3維運(yùn)動，是千分尺粗調(diào)與壓電精調(diào)的結(jié)合。

型號舉例

壓電移相器應(yīng)用于光路調(diào)整

芯明天具有幾十種壓電移相器，中心孔徑由φ36mm至φ310mm不等，承載能力可高達(dá)25kg，可正立、倒置、側(cè)臥等使用，是專門針對各類光學(xué)鏡片檢測儀器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，如激光干涉儀。

芯明天壓電移相器產(chǎn)生一維直線運(yùn)動，行程在12μm以上，采用直驅(qū)式驅(qū)動，因此承載能力強(qiáng)，步進(jìn)分辨率高。

型號舉例

壓電物鏡定位器應(yīng)用于光學(xué)聚焦

芯明天壓電物鏡定位器是專門為光的聚焦而設(shè)計(jì)的Z向運(yùn)動壓電微運(yùn)動臺，采用無回差柔性鉸鏈并聯(lián)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有超高聚焦穩(wěn)定性。光路通過物鏡頭進(jìn)行聚焦，焦點(diǎn)的位置是通過壓電物鏡定位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的精度可達(dá)納米量級。

壓電物鏡定位器一般裝入顯微檢測/測量或觀測裝置，帶載物鏡頭進(jìn)行精密定位調(diào)整，可與多種高分辨率顯微鏡配合使用。

芯明天壓電物鏡定位器的運(yùn)動效果如下圖所示。

型號舉例

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結(jié)語

以上展示了芯明天部分應(yīng)用于光路調(diào)整的壓電微運(yùn)動產(chǎn)品，更多光路調(diào)整應(yīng)用產(chǎn)品，將持續(xù)更新。

若您對壓電納米運(yùn)動與控制產(chǎn)品的選擇有疑問，歡迎您聯(lián)系芯明天，我們的工程師將為您推薦適用于您應(yīng)用的壓電微運(yùn)動產(chǎn)品。

審核編輯：湯梓紅