CN107340593A

CN107340593A - 一种压电驱动的可调谐变形镜

Info

Publication number: CN107340593A
Application number: CN201710691732.3A
Authority: CN
Inventors: 张金英
Original assignee: Taicang Macro Micro Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Taicang Macro Micro Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2017-11-10

Abstract

本发明公开了一种压电驱动的可调谐变形镜，包括可动反射平板和固定衬底，所述固定衬底作为基座，所述可动反射平板的周边连接有支撑部件，所述支撑部件包括两个以上的压电单元，所述压电单元位于固定衬底与可动反射平板之间，所述可动反射平板通过压电单元支撑于固定衬底上；通过外加电信号改变压电单元的状态以改变压电单元的长度，控制所述可动反射平板的上、下移动或不同方向的偏转。本发明具有结构简单、制作方便、响应速度快、位移精度高等优点。

Description

一种压电驱动的可调谐变形镜

技术领域

本发明主要涉及到光学或光通信领域，特指一种适用于光学及光成像、光通信领域的压电驱动的可调谐变形镜。

背景技术

多路选择光开关是光成像及光通信等领域中迫切需求的核心光学器件，以TI公司的DMD微镜阵列最为常见。这种可调谐的微型反射镜由静电力驱动，产生偏转，从而将入射光反射到预期设定的方向上。但是，微镜在静电力驱动下的响应速度较慢，在毫秒量级，大大限制了其在光成像及光通信等领域中更广泛的应用。

通常的变形镜（又称波前校正器），主要运用于各种自适应光学系统之中，通过改变光波波前传输的光程或改变传输媒介的折射率来改变入射光波波前的相位结构，从而达到对光波波面相位进行校正的目的。它由很多单元组合而成，每个单元都有自己独立的控制器，在外加电压控制下，可以改造波面的面形，作为波前校正器件校正波前误差，是自适应光学系统中的重要部件之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、制作方便、响应速度快、位移精度高的压电驱动的可调谐变形镜。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种压电驱动的可调谐变形镜，包括可动反射平板和固定衬底，所述固定衬底作为基座，所述可动反射平板的周边连接有支撑部件，所述支撑部件包括两个以上的压电单元，所述压电单元位于固定衬底与可动反射平板之间，所述可动反射平板通过压电单元支撑于固定衬底上；通过外加电信号改变压电单元的状态以改变压电单元的长度，控制所述可动反射平板的上、下移动或不同方向的偏转。

作为本发明的进一步改进：两个以上所述压电单元沿着可动反射平板的轴心呈对称状布置。

作为本发明的进一步改进：两个以上所述压电单元在可动反射平板底面的排列形状为三角形、正方形、长方形、圆形中的任意一种。

作为本发明的进一步改进：所述压电单元的两端分别镀有导电材料层。

作为本发明的进一步改进：所述压电单元的材料为PZT、PMNPT、LiNbO3、ZnO、AlN中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进：所述压电单元的形状为柱状、锥状、圆台状或方形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的压电驱动的可调谐变形镜，结构简单，制作方便，利用微纳加工技术或精密机械技术制作，可以实现批量化生产。

2、本发明的压电驱动的可调谐变形镜，利用压电材料的压电效应进行支撑结构的伸缩改变，响应速度快（可达微秒量级及以下），位移精度高，动态范围大。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中压电驱动的可调谐变形镜的工作原理示意图。

图例说明：

1、可动反射平板；2、第一压电单元；3、固定衬底；4、第一导电材料层；5、第二导电材料层；6、第二压电单元；7、第三导电材料层；8、第四导电材料层。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种压电驱动的可调谐变形镜，包括可动反射平板1和固定衬底3，固定衬底3作为基座，可动反射平板1的周边连接有支撑部件，该支撑部件包括两个以上的压电单元，压电单元位于固定衬底3与可动反射平板1之间，即压电单元的一端连接于处固定状态的固定衬底3上，另一端连接于可动反射平板1上，可动反射平板1通过压电单元支撑于固定衬底3上。通过外加电信号可以改变压电单元的状态，从而改变压电单元的长度，从而控制可动反射平板1的上、下移动或不同方向的偏转，实现可调光反射器或可调光开关等。这样，整个可调谐变形镜是由压电进行驱动，完成角度的调整。

在本实施例中，压电单元为两个：第一压电单元2和第二压电单元6，第一压电单元2和第二压电单元6沿着可动反射平板1的轴心呈对称状布置，以便于可动反射平板1的偏转角度。可以理解，在其他实施例中，压电单元的数量也可以为四个、八个、或其他数量，只要根据调整角度的实际需要来选择和设计即可；与之对应，不同数量的压电单元可以形成不同的支撑形式，即两点支撑、三点支撑、四点及以上支撑，其排列形状可以是三角形、正方形、长方形、圆形等，不局限为某一特定形状。这些也都应该在本发明的保护范围之内。

可以理解，在本实例中压电单元的形状是柱形，但是其他形状的压电单元也应该在保护范围之内，只要能够满足基本支撑和调节的需求即可。

在具体应用实例中，压电单元的两端分别镀有导电材料层，在本实例中，第一压电单元2的两端分别镀有第一导电材料层4和第二导电材料层5，第二压电单元6的两端分别镀有第三导电材料层7和第四导电材料层8。

在具体应用实例中，压电单元的材料并不局限于某一种，可以根据实际需要来选择PZT、PMNPT、LiNbO₃、ZnO、AlN等具有压电效应的材料，一种或多种的组合也行。

在具体应用实例中，可调谐变形镜可采用微纳加工工艺或精密机械技术制作，包括外延生长、旋涂、光刻、湿法腐蚀、干法刻蚀、键合、释放等步骤；也可采用精密机械技术制作，包括键合、研磨、抛光、切割等步骤。

由上可知，本发明是针对多路选择光开关的实现，提供了一种可以移动或偏转的反射镜，其可以实现将入射光选择输出到预期设定方向上。由于涉及反射镜，且其形状可以变化，故称其为变形镜。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，包括可动反射平板（1）和固定衬底（3），所述固定衬底（3）作为基座，所述可动反射平板（1）的周边连接有支撑部件，所述支撑部件包括两个以上的压电单元，所述压电单元位于固定衬底（3）与可动反射平板（1）之间，所述可动反射平板（1）通过压电单元支撑于固定衬底（3）上；通过外加电信号改变压电单元的状态以改变压电单元的长度，控制所述可动反射平板（1）的上、下移动或不同方向的偏转。

2.根据权利要求1所述的压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，两个以上所述压电单元沿着可动反射平板（1）的轴心呈对称状布置。

3.根据权利要求1所述的压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，两个以上所述压电单元在可动反射平板（1）底面的排列形状为三角形、正方形、长方形、圆形中的任意一种。

4.根据权利要求1或2或3所述的压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，所述压电单元的两端分别镀有导电材料层。

5.根据权利要求1或2或3所述的压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，所述压电单元的材料为PZT、PMNPT、LiNbO₃、ZnO、AlN中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2或3所述的压电驱动的可调谐变形镜，其特征在于，所述压电单元的形状为柱状、锥状、圆台状或方形。