CN104793333B - 一种大行程高速多级驱动倾斜镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大行程高速多级驱动倾斜镜，该倾斜镜包括反射镜面，多级高速驱动器，底座。多级高速驱动器的一端与反射镜面的背面胶接，另一端与底座胶接，组合完成倾斜镜整体。其中每个多级高速驱动器均由多个高速驱动器串联组成，采用四个多级高速驱动器对称分布在底座上并支撑起反射镜面。多级驱动器分别由多路高压放大器来控制，驱动反射镜面按照目标方向产生快速偏转。大行程高速多级驱动倾斜镜将高速和大行程两种功能通过多级驱动器分开实现，可以在同一个倾斜镜上兼顾实现高速响应和大行程控制两种需求。
Description
技术领域
本发明属于自适应光学光束控制技术领域。涉及一种自适应光学倾斜镜，特别是一种大行程高速多级驱动倾斜镜。
背景技术
抖动抑制无论对光束瞄准或是自适应光学光束质量控制均具有十分重要的意义，高精度高速光束方位控制技术一直以来都得到各方的关注。目前对高速高精度光束方位控制的研究主要集中在控制方法上，通过采用各种先进的控制方法，加以利用高精度高速的测量设备提高控制精度，每一种方法都或多或少的提高了光束方位控制，本发明专注执行器性能的提高，即通过提高倾斜镜性能，降低控制难度，提高控制的灵活性，从而提高光束瞄准的控制效果。
光束瞄准控制执行器一般的差别是执行器的驱动器，如采用压电材料的驱动器称为压电倾斜镜，利用不同的驱动器获得的控制效果是不一样的，如采用音圈驱动器可以获得大行程的光束方位控制，采用压电材料可以获得高速高精度的控制，但是，要同时取得高速、大行程和高精度是存在困难的。
国内外同行针对上述矛盾的解决方法是：采用双倾斜镜，一个倾斜镜补偿大幅度的抖动，另一个倾斜镜，针对前一个倾斜镜校正后残差进行补偿；
这些做法虽然在一定程度上能够解决高速、大行程和高精度问题，但是，需要两个甚至更多倾斜镜进行控制，这种做法一方面造成研制成本的提高和光路复杂，另一方面在弱光方面将不同程度的造成光能量损失。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对上述问题困难和矛盾，提供一种大行程高速多级驱动倾斜镜。本方法利用多级驱动器的控制模式，将大行程控制和高精度高速分别交由两个或多个驱动器完成，在一个倾斜镜上实现高速、大行程和高精度的控制。
大行程高速多级驱动倾斜镜由反射镜面1，多级高速驱动器2，底座3组成。该倾斜镜的组装方式是：多级高速驱动器2的一端与反射镜面1的背面胶接，另一端与底座3胶接，组合完成倾斜镜整体。其中每个多级高速驱动器均由多个高速驱动器串联组成，采用四个多级高速驱动器对称分布在底座3上并支撑起反射镜面1。该倾斜镜的工作原理是：控制信号分别驱动多级高速驱动器2，控制信号是多级高速驱动器2级数的两倍，假定存在N级高速驱动器，则需要2N路控制信号，N路用于控制水平方向，另外的N路用于控制竖直方向，N为大于0的正整数；使多级高速驱动器2产生变形，最终使倾斜镜反射镜面1产生倾斜，从而达到控制入射光束偏摆方向的目的。
所述的多级高速驱动器可以采用压电材料或者基电致伸缩材料组成。
本发明的原理是：
a、控制信号获得抖动(方位控制量)后，将控制量分成两个部分，一部分包含高频小幅度信号，另一部分包含低频大幅度信号，分解的方法可以通过滤波器实现，如频谱滤波方法，即对输入信号的不同频谱成分进行筛选，获得低频大幅度控制信号，在将总信号减去滤波后的信号，获得高频小幅度控制信号。
b、将两路控制信号分别经过高压放大器放大，并分别送往两级驱动器，同时控制驱动器共同产生镜面倾斜，控制入射光束发生偏转；
本发明与现有技术相比有如下优点：
(1)本发明采用多级驱动器控制倾斜镜，为了达到与单级驱动器相同的行程，多级驱动器每一级驱动器所需驱动行程为原单级驱动器的1/N,N为级数，因而多级驱动器中每一级驱动器的电容量约为原来的1/N，有利于降低高压放大器的电流输出要求，提高驱动器的响应速度；
(2)本发明利用多级驱动器进行倾斜控制，将控制信号分解为低频率大幅度和高频率小幅度两大部分，可以同时实现大幅度、高精度和高速的控制要求，进而减少光路中镜面数量，降低成本；
附图说明
图1为大行程高速多级驱动倾斜镜结构示意图；
图2为本发明多级驱动器位置分布示意图。
其中：1为倾斜镜镜面，2为多级驱动器，3为底座。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方式。
大行程高速多级驱动倾斜镜结构如图1所示。由反射镜面，多级高速驱动器，底座组成。该倾斜镜的组装方式是：反射镜面的背面与多级高速驱动器一端胶接，多级高速驱动器的另一端与底座胶接，组合完成倾斜镜整体。其中每个多级高速驱动器均由多个高速驱动器串联组成。
所述高速驱动器采用压电陶瓷材料或者电致伸缩材料制成。
本发明采用四个多级高速驱动器对称分布在底座上，并在背后支撑起反射镜面，如图2所示。多级驱动器在X方向的分布位置是4和6，相对于Y轴对称，实现X方向的偏摆；多级驱动器在Y方向的分布位置是5和7，相对于X轴对称，实现Y方向的偏摆。
其工作原理是：控制信号经高压放大器分别驱动多级高速驱动器，控制信号是多级高速驱动器级数的两倍，假定存在2级高速驱动器，则需要4路控制信号，2路用于控制X方向，另外的2路用于控制Y方向；控制信号获得抖动(方位控制量)后，将控制量分成两个部分，一部分包含高频小幅度信号经高压发送并控制第一级高速驱动器，另一部分包含低频大幅度信号经高压发送并控制第二级高速驱动器，分解的方法通过频谱滤波器实现，即对输入信号不同频谱成分进行筛选，获得低频大幅度控制信号，在将总信号减去滤波后的信号，获得高频小幅度控制信号，最终使多级高速驱动器产生变形，使反射镜面产生倾斜，从而达到控制入射光束偏摆方向的目的。本发明通过多级驱动器的控制，将控制信号分解为低频率大幅度和高频率小幅度两大部分，可以同时实现大幅度、高精度和高速的控制要求。
Claims (2)
1.一种大行程高速多级驱动倾斜镜，其特征在于：包括反射镜面(1)，多级高速驱动器(2)，底座(3)；该倾斜镜的组装方式是：反射镜面(1)的背面与多级高速驱动器(2)一端胶接，多级高速驱动器的另一端与底座(3)胶接，组合完成倾斜镜整体；控制信号经高压放大器分别驱动多级高速驱动器(2)，控制信号是多级高速驱动器(2)级数的两倍，假定存在N级高速驱动器，则需要2N路控制信号，N路用于控制镜面沿水平方向偏转，另外的N路用于控制镜面沿竖直方向偏转，N为大于0的正整数；所述多级高速驱动器的每一个驱动器均由多个高速驱动器串联组成，每个高速驱动器能被单独控制，或者能被合并控制；四个多级高速驱动器对称分布在底座(3)上并支撑起反射镜面(1)。
2.根据权利要求1所述的一种大行程高速多级驱动倾斜镜，其特征在于：所述的多级高速驱动器可以采用压电材料或者磁致伸缩材料组成。
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