專利名稱：集成式多元壓電變形反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種集成式多元壓電變形反射鏡，涉及自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的波前校正器技術(shù)領(lǐng)域。
光學(xué)系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于多種領(lǐng)域，但一個(gè)再好的光學(xué)系統(tǒng)，由于外界的動(dòng)態(tài)干擾，就會(huì)引起它的光學(xué)波前畸變，從而損失系統(tǒng)分辨精度，這是使光學(xué)界困擾了幾百年而無能為力的老問題，直到自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的問世，才解決了這一難題。
自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的主要特點(diǎn)就是能實(shí)時(shí)地探測并校正光學(xué)波前畸變，從而使光學(xué)系統(tǒng)始終保持良好的光學(xué)性能，而起到這一作用的關(guān)鍵就是變形反射鏡。目前最實(shí)用的多元分立式壓電變形反射鏡，其結(jié)構(gòu)采用在一連續(xù)鏡面的反射鏡背面與一塊高剛度基板之間固定有若干個(gè)構(gòu)成若干作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)對(duì)壓電陶瓷片的正負(fù)極施加外電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)器沿極化方向產(chǎn)生變形，變形量δ∑＝n·d33V(n壓電陶瓷片數(shù)；d33壓電陶瓷的壓電常數(shù)；V外電壓)，使反射鏡的連續(xù)鏡面產(chǎn)生變形，從而起到校正波前畸變的作用，這種高速、高精度的多元分立式壓電變形反射鏡，其不足之處在于連續(xù)鏡面反射鏡與固定基板之間的多個(gè)分立的壓電驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器代表一個(gè)作用單元，每個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器由若干片壓電陶瓷疊加粘接固化而成，每一壓電陶瓷片上一面為有正極和另一面負(fù)極引出，若要制得19單元的壓電變形反射鏡，就要粘接25個(gè)以上的壓電驅(qū)動(dòng)器，從而選擇出合格的19個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器使用，其制作工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，工作量大，費(fèi)工費(fèi)原材料，造價(jià)高、產(chǎn)品體積大，從而大大限制了自適應(yīng)光學(xué)新技術(shù)在許多方面的應(yīng)用，而只能局限于在國家高精尖等重大光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
還有一種整體式壓電變形反射鏡，在連續(xù)鏡面反射鏡與固定基板之間是由一整塊壓電陶瓷制成的多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器，其正極上有若干個(gè)尋址電極，負(fù)極為公共極，該結(jié)構(gòu)雖然體積較小，但其變形量非常小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足使用要求。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種工藝簡單的制造技術(shù)而且產(chǎn)品體積小，成本低，并有足夠變形量的高速、高精度集成式多元壓電變形反射鏡。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到連續(xù)鏡面反射鏡與高剛度基板之間固定有一個(gè)能構(gòu)成若干作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器，壓電驅(qū)動(dòng)器由若干片壓電陶瓷片疊加粘接而成，每一片壓電陶瓷片的正極上，在每一個(gè)對(duì)應(yīng)的相同位置處有代表驅(qū)動(dòng)器每一個(gè)作用單元的尋址電極和尋址導(dǎo)線，各尋址電極通過尋址導(dǎo)線一一對(duì)應(yīng)各自并聯(lián)，各壓電陶瓷片背面的公共極也都并聯(lián)，壓電陶瓷片的片數(shù)與驅(qū)動(dòng)器的變形量成正比。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到壓電驅(qū)動(dòng)器的每一片壓電陶瓷片的正極上，在每一片對(duì)應(yīng)的相同位置處有對(duì)應(yīng)相同形狀的代表驅(qū)動(dòng)器每一個(gè)作用單元的尋址電極和尋址導(dǎo)線，每一個(gè)尋址導(dǎo)線的末端均置于壓電陶瓷片的邊緣。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)2為9單元壓電驅(qū)動(dòng)器中每一片壓電陶瓷片正極結(jié)構(gòu)3為19單元壓電驅(qū)動(dòng)器中每一片壓電陶瓷片正極結(jié)構(gòu)4為37單元壓電驅(qū)動(dòng)器中每一片壓電陶瓷片正極結(jié)構(gòu)5為壓電陶瓷片負(fù)極的結(jié)構(gòu)圖本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述如圖1所示一連續(xù)鏡面反射鏡(1)的背面與一塊高剛度基板(3)之間固定連接有一個(gè)能構(gòu)成若干作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器(2)，壓電驅(qū)動(dòng)器(2)由若干片壓電陶瓷片疊加粘接固化而成，壓電陶瓷片的片數(shù)與要求驅(qū)動(dòng)器變形量成正比。
如圖2所示一個(gè)能構(gòu)成9個(gè)作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器(2)，其每一片壓電陶瓷片的正極上，均布有9個(gè)形狀相同的尋址電極(4)和尋址導(dǎo)線(5)，每根尋址導(dǎo)線(5)的末端置于壓電陶瓷片的邊緣，便于連接放大器正極。
如圖3所示一個(gè)能構(gòu)成19個(gè)作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器(2)，其每一片壓電陶瓷片的正極上，均布有9個(gè)形狀相同的尋址電極(7)和尋址導(dǎo)線(8)，每根尋址導(dǎo)線(8)的末端置于壓電陶瓷片的邊緣，便于連接放大器正極。
如圖4所示一個(gè)能構(gòu)成37個(gè)作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器(2)，其每一片壓電陶瓷片的正極上，均布有37個(gè)形狀相同的尋址電極(9)和尋址導(dǎo)線(10)，每根尋址導(dǎo)線(10)的末端置于壓電陶瓷片的邊緣，便于連接高壓放大器正極。
如圖5所示壓電陶瓷片的背面是負(fù)極(6)，為公共極。
每一片壓電陶瓷片上的尋址電極和尋址導(dǎo)線，均在對(duì)應(yīng)的相同位置處，各片疊接時(shí)一一對(duì)應(yīng)粘接固化。壓電驅(qū)動(dòng)器上各作用單元的尋址電極與公共負(fù)極并聯(lián)，與施加外電壓的各路放大器連接。
使用時(shí)，當(dāng)分別對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的各單元作用點(diǎn)，即正極上的尋址電極和尋址導(dǎo)線與公共負(fù)極施加外電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)器上各作用單元會(huì)產(chǎn)生正或負(fù)變形，從而帶動(dòng)其上的反射鏡產(chǎn)生變形，把這種變形鏡放到自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，就能起到校正波前畸變的作用。
本發(fā)明相比已有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用一個(gè)能構(gòu)成多個(gè)作用單元的由多片壓電陶瓷片疊加粘接固化而成的壓電驅(qū)動(dòng)器，壓電陶瓷片與驅(qū)動(dòng)器的變形量成正比，全部壓電陶瓷片正極上的多個(gè)尋址電極和尋址導(dǎo)線及公共負(fù)極集中到一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器上，這種集成式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的多元變形反射鏡，其產(chǎn)品的尺寸至少縮小了三倍以上，節(jié)約原材料，其變形量大大增加，滿足使用要求。
2、無論需要多少個(gè)作用單元，只需粘接一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，大大減少工作量幾倍至幾十倍。
3、節(jié)約了原材料幾倍到幾十倍。
4、由于變形鏡的尺寸變小，大大改善了變形鏡的加工難度，提高了穩(wěn)定性和諧振頻率，使得自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)尺寸變小，降低了整個(gè)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的成本。
5、由于變形鏡集成后，剛度大大增加，諧振頻率幾十倍地增加，工作速度更快，應(yīng)用的更廣。
6、由于變形鏡集成后，強(qiáng)度增加，可利用于航天，強(qiáng)激光加工等多個(gè)領(lǐng)域。
7、由于變形鏡集成后，重量減輕，便于運(yùn)輸、郵寄，更有利于作為商品出售。
8、這種變形鏡的尺寸范圍可縮小、也可以放大，作用單元也可增加或減小，根據(jù)系統(tǒng)要求而定。
權(quán)利要求
1.集成式多元壓電變形反射鏡，連續(xù)鏡面反射鏡與高剛度平板之間固定有受放大器電信號(hào)驅(qū)動(dòng)的壓電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于連續(xù)鏡面反射鏡(1)與高剛度平板(3)之間固定的是一個(gè)能構(gòu)成若干作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器(2)，壓電驅(qū)動(dòng)器(2)由若干片壓電陶瓷片疊加粘接而成，一片壓電陶瓷片的正極上，在每一個(gè)對(duì)應(yīng)的相同位置處有代表驅(qū)動(dòng)器每一個(gè)作用單元的尋址電極(4)和尋址導(dǎo)線(5)，各作用單元的尋址電極(4)通過尋址導(dǎo)線(5)對(duì)應(yīng)并聯(lián)，各壓電陶瓷片背面的公共負(fù)極(6)也并聯(lián)，壓電陶瓷片的片數(shù)與驅(qū)動(dòng)器要求的變形量成正比。
2.如權(quán)利要求1所述的集成式多元壓電變形反射鏡，其特征在于驅(qū)動(dòng)器(1)的每一片壓電陶瓷片的正極上，在每一個(gè)對(duì)應(yīng)的相同位置處有對(duì)應(yīng)相同形狀的代表驅(qū)動(dòng)器每一個(gè)作用單元的尋址電極(4)和尋址導(dǎo)線(5)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的小型集成式多元壓電變形反射鏡，其特征在于每一個(gè)尋址導(dǎo)線(5)的末端均置于壓電陶瓷片的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明為集成式多元壓電變形反射鏡,涉及自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的波前校正器技術(shù)領(lǐng)域,其特征是連續(xù)鏡面的反射鏡與高剛度基板之間固定連接一個(gè)能構(gòu)成若干作用單元的壓電驅(qū)動(dòng)器,這是由多片壓電陶瓷制成,每一壓電陶瓷片的正極上的每一個(gè)相同位置處是代表驅(qū)動(dòng)器每一個(gè)作用單元的尋址電極和尋址導(dǎo)線,負(fù)極為公共極。該產(chǎn)品具有集成式結(jié)構(gòu)特點(diǎn),體積小、重量輕、節(jié)約原材料和工作量、響應(yīng)速度快、分辨率高、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1258854SQ9812403
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者凌寧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所