一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自適應(yīng)光學(xué)光束控制技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種自適應(yīng)光學(xué)傾斜鏡，特別是一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]抖動(dòng)抑制無論對(duì)光束瞄準(zhǔn)或是自適應(yīng)光學(xué)光束質(zhì)量控制均具有十分重要的意義，高精度高速光束方位控制技術(shù)一直以來都得到各方的關(guān)注。目前對(duì)高速高精度光束方位控制的研宄主要集中在控制方法上，通過采用各種先進(jìn)的控制方法，加以利用高精度高速的測量設(shè)備提高控制精度，每一種方法都或多或少的提高了光束方位控制，本發(fā)明專注執(zhí)行器性能的提尚，即通過提尚傾斜鏡性能，降低控制難度，提尚控制的靈活性，從而提尚光束瞄準(zhǔn)的控制效果。
[0003]光束瞄準(zhǔn)控制執(zhí)行器一般的差別是執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)器，如采用壓電材料的驅(qū)動(dòng)器稱為壓電傾斜鏡，利用不同的驅(qū)動(dòng)器獲得的控制效果是不一樣的，如采用音圈驅(qū)動(dòng)器可以獲得大行程的光束方位控制，采用壓電材料可以獲得高速高精度的控制，但是，要同時(shí)取得高速、大行程和高精度是存在困難的。
[0004]國內(nèi)外同行針對(duì)上述矛盾的解決方法是:采用雙傾斜鏡，一個(gè)傾斜鏡補(bǔ)償大幅度的抖動(dòng)，另一個(gè)傾斜鏡，針對(duì)前一個(gè)傾斜鏡校正后殘差進(jìn)行補(bǔ)償；
[0005]這些做法雖然在一定程度上能夠解決高速、大行程和高精度問題，但是，需要兩個(gè)甚至更多傾斜鏡進(jìn)行控制，這種做法一方面造成研制成本的提高和光路復(fù)雜，另一方面在弱光方面將不同程度的造成光能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:針對(duì)上述問題困難和矛盾，提供一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡。本方法利用多級(jí)驅(qū)動(dòng)器的控制模式，將大行程控制和高精度高速分別交由兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器完成，在一個(gè)傾斜鏡上實(shí)現(xiàn)高速、大行程和高精度的控制。
[0007]大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡由反射鏡面1，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器2，底座3組成。該傾斜鏡的組裝方式是:多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器2的一端與反射鏡面I的背面膠接，另一端與底座3膠接，組合完成傾斜鏡整體。其中每個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器均由多個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)組成，采用四個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱分布在底座3上并支撐起反射鏡面I。該傾斜鏡的工作原理是:控制信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器2，控制信號(hào)是多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器2級(jí)數(shù)的兩倍，假定存在N級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，則需要2N路控制信號(hào)，N路用于控制水平方向，另外的N路用于控制豎直方向，N為大于O的正整數(shù)；使多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器2產(chǎn)生變形，最終使傾斜鏡反射鏡面I產(chǎn)生傾斜，從而達(dá)到控制入射光束偏擺方向的目的。
[0008]所述的多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器可以采用壓電材料或者基電致伸縮材料組成。
[0009]本發(fā)明的原理是:
[0010]a、控制信號(hào)獲得抖動(dòng)(方位控制量)后，將控制量分成兩個(gè)部分，一部分包含高頻小幅度信號(hào)，另一部分包含低頻大幅度信號(hào)，分解的方法可以通過濾波器實(shí)現(xiàn)，如頻譜濾波方法，即對(duì)輸入信號(hào)的不同頻譜成分進(jìn)行篩選，獲得低頻大幅度控制信號(hào)，在將總信號(hào)減去濾波后的信號(hào)，獲得高頻小幅度控制信號(hào)。
[0011]b、將兩路控制信號(hào)分別經(jīng)過高壓放大器放大，并分別送往兩級(jí)驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)器共同產(chǎn)生鏡面傾斜，控制入射光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013](I)本發(fā)明采用多級(jí)驅(qū)動(dòng)器控制傾斜鏡，為了達(dá)到與單級(jí)驅(qū)動(dòng)器相同的行程，多級(jí)驅(qū)動(dòng)器每一級(jí)驅(qū)動(dòng)器所需驅(qū)動(dòng)行程為原單級(jí)驅(qū)動(dòng)器的1/N，N為級(jí)數(shù)，因而多級(jí)驅(qū)動(dòng)器中每一級(jí)驅(qū)動(dòng)器的電容量約為原來的1/N，有利于降低高壓放大器的電流輸出要求，提高驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度；
[0014](2)本發(fā)明利用多級(jí)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行傾斜控制，將控制信號(hào)分解為低頻率大幅度和高頻率小幅度兩大部分，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)大幅度、高精度和高速的控制要求，進(jìn)而減少光路中鏡面數(shù)量，降低成本；
【附圖說明】
[0015]圖1為大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明多級(jí)驅(qū)動(dòng)器位置分布示意圖。
[0017]其中:1為傾斜鏡鏡面，2為多級(jí)驅(qū)動(dòng)器，3為底座。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡結(jié)構(gòu)如圖1所示。由反射鏡面，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，底座組成。該傾斜鏡的組裝方式是:反射鏡面的背面與多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器一端膠接，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器的另一端與底座膠接，組合完成傾斜鏡整體。其中每個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器均由多個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)組成。
[0020]所述高速驅(qū)動(dòng)器采用壓電陶瓷材料或者電致伸縮材料制成。
[0021]本發(fā)明采用四個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱分布在底座上，并在背后支撐起反射鏡面，如圖2所示。多級(jí)驅(qū)動(dòng)器在X方向的分布位置是4和6，相對(duì)于Y軸對(duì)稱，實(shí)現(xiàn)X方向的偏擺；多級(jí)驅(qū)動(dòng)器在Y方向的分布位置是5和7，相對(duì)于X軸對(duì)稱，實(shí)現(xiàn)Y方向的偏擺。
[0022]其工作原理是:控制信號(hào)經(jīng)高壓放大器分別驅(qū)動(dòng)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，控制信號(hào)是多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器級(jí)數(shù)的兩倍，假定存在2級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，則需要4路控制信號(hào)，2路用于控制X方向，另外的2路用于控制Y方向；控制信號(hào)獲得抖動(dòng)(方位控制量)后，將控制量分成兩個(gè)部分，一部分包含高頻小幅度信號(hào)經(jīng)高壓發(fā)送并控制第一級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，另一部分包含低頻大幅度信號(hào)經(jīng)高壓發(fā)送并控制第二級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，分解的方法通過頻譜濾波器實(shí)現(xiàn)，即對(duì)輸入信號(hào)不同頻譜成分進(jìn)行篩選，獲得低頻大幅度控制信號(hào)，在將總信號(hào)減去濾波后的信號(hào)，獲得高頻小幅度控制信號(hào)，最終使多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生變形，使反射鏡面產(chǎn)生傾斜，從而達(dá)到控制入射光束偏擺方向的目的。本發(fā)明通過多級(jí)驅(qū)動(dòng)器的控制，將控制信號(hào)分解為低頻率大幅度和高頻率小幅度兩大部分，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)大幅度、高精度和高速的控制要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡，其特征在于:包括反射鏡面(I)，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器(2)，底座(3);該傾斜鏡的組裝方式是:反射鏡面(I)的背面與多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器(2) —端膠接，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器的另一端與底座(3)膠接，組合完成傾斜鏡整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡，其特征在于:所述多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)器均由多個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)組成，每個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器能被單獨(dú)控制，或者也能被合并控制；四個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱分布在底座(3)上并支撐起反射鏡面(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡，其特征在于:控制信號(hào)經(jīng)高壓放大器分別驅(qū)動(dòng)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器(2)，控制信號(hào)是多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器(2)級(jí)數(shù)的兩倍，假定存在N級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，則需要2N路控制信號(hào)，N路用于控制鏡面沿水平方向偏轉(zhuǎn)，另外的N路用于控制鏡面沿豎直方向偏轉(zhuǎn)，N為大于O的正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡，其特征在于:所述的多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器可以采用壓電材料或者磁致伸縮材料組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡，該傾斜鏡包括反射鏡面，多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器，底座。多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器的一端與反射鏡面的背面膠接，另一端與底座膠接，組合完成傾斜鏡整體。其中每個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器均由多個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)組成，采用四個(gè)多級(jí)高速驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱分布在底座上并支撐起反射鏡面。多級(jí)驅(qū)動(dòng)器分別由多路高壓放大器來控制，驅(qū)動(dòng)反射鏡面按照目標(biāo)方向產(chǎn)生快速偏轉(zhuǎn)。大行程高速多級(jí)驅(qū)動(dòng)傾斜鏡將高速和大行程兩種功能通過多級(jí)驅(qū)動(dòng)器分開實(shí)現(xiàn)，可以在同一個(gè)傾斜鏡上兼顧實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)和大行程控制兩種需求。
【IPC分類】G02B26-08
【公開號(hào)】CN104793333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510212381
【發(fā)明人】黃林海, 陳東紅, 周子夜
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日