CN108535860A - 一种新型双压电变形镜 - Google Patents

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彭泰然
马剑强
李文来
杨宗峰
李艳
喻奇志
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means

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Abstract

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种新型双压电变形镜。所述双压电变形镜包括镜面层、上驱动层、下驱动层、电极层和固定支撑壳体，所述上驱动层和下驱动层分别为环形结构单压电片，所述上驱动层和下驱动层的两侧均覆盖有电极层，所述上驱动层粘接在镜面层的外侧、下驱动层粘接在镜面层的内侧构成压电变形镜本体，所述镜面层外侧中央无压电片覆盖的区域镀有高反射膜作为工作区域，所述压电变形镜本体与固定支撑壳体连接固支，所述电极层通过电极引线与外电源连接。本发明所述双压电变形镜加上电压时，上驱动层和下驱动层共同产生变形，可以对镜面进行可控偏置，实现只用单向正电压控制镜面的双向驱动，大大提高变形镜的稳定性和可靠性。

Description

一种新型双压电变形镜
技术领域
本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种新型双压电变形镜。
背景技术
变形镜是一种对光学系统中的光束进行控制和校正的新型光学器件，在自适应光学系统中作为波前校正器，通过实时改变自身镜面的形貌实现对光学系统中的波前畸变进行校正，使系统达到理想状态，在军事和民用市场两方面都有良好的应用前景。通常，用于激光束控制的变形镜有柱状陶瓷变形镜、微机电变形镜以及双压电变形镜。柱状陶瓷变形镜由于受到致动器几何尺寸的限制，波前校正系统的空间分辨率较小，受高空间频率的波面校正能力限制，且结构复杂，制作工艺繁琐，价格昂贵。新兴微机电变形镜是利用半导体中相对成熟的一系列加工工艺，在微小尺寸范围内来实现一些传统机械执行器的功能，这种变形镜的空间密度很高，但是由于微机电变形镜尺寸微小，需要特定的加工设备，一般不易于实现。双压电变形镜调制动态范围大，结构简单，成本低，易于实现在光路调节中补偿像差。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种新型双压电变形镜。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种双压电变形镜，其特征在于，包括镜面层、上驱动层、下驱动层、电极层和固定支撑壳体，所述上驱动层和下驱动层分别为环形结构单压电片，所述上驱动层和下驱动层的上下两侧均覆盖有电极层，所述覆盖有电极层的上驱动层粘接在镜面层的外侧、覆盖有电极层的下驱动层粘接在镜面层的内侧构成压电变形镜本体，所述镜面层的外侧中央无压电片覆盖的区域镀有高反射膜，该镀有高反射膜的区域为双压电变形镜的工作区域，所述压电变形镜本体与固定支撑壳体连接固支，所述电极层通过电极引线与外电源连接。
上述方案中，所述上驱动层和下驱动层为圆环形结构的压电片。
上述方案中，所述上驱动层与镜面层粘接的一侧、下驱动层与镜面层粘接的一侧所覆盖的电极层为与压电片相同形状的环形电极层，上驱动层的另一侧所覆盖的电极层为与压电层相同形状的环形电极层或分离的多环扇形阵列电极层，下驱动层的另一侧覆盖的电极层为分离的多环扇形阵列电极层。
上述方案中，当所述上驱动层的另一侧所覆盖的电极层为与环形电极层时，所述环形电极层的内径与上驱动层内径相同，外径小于上驱动层外径。
上述方案中，所述分离的多环扇形阵列电极层为两环扇形阵列电极层。
上述方案中，所述工作区域为圆形区域，直径小于环形结构单压电片的内径。
上述方案中，所述高反射膜为具有高反射率的金属膜或介质膜。
上述方案中，所述压电变形镜本体采用粘接的方式或壳体夹持的方式固支。
上述方案中，所述镜面层的材料为硅片、石英片或金属片。
上述方案中，所述电极层为金属电极层。
上述方案中，所述压电变形镜为圆柱体结构。
本发明的有益效果如下：1)本发明所述双压电变形镜具有上下两层驱动层，当给驱动层上的电极层施加适当的电压时，上驱动层和下驱动层共同产生变形，可以实现对镜面的可控偏置，在某个合适条件下可以使镜面在有效口径内为平面，实现了只用单向正电压就能实现镜面的双向驱动，大大提高了变形镜的稳定性和可靠性；2)本发明所述双压电变形镜中用于光学校正的镜体为对称结构，可有效降低热膨胀系数不匹配造成的热变形，保护压电变形镜不受热损坏，提高了校正质量；3)本发明所述双压电变形镜的电极远离反射工作区域，可减少由光束带给镜面的热量对电极的影响；所述双压电变形镜结构简单、制作方便，具有较大的应用推广前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中所述新型双压电变形镜的结构示意图。
图2为本发明实施例2中所述新型双压电变形镜的结构示意图。
图3为本发明实施例3中所述新型双压电变形镜的结构示意图。
图4为本发明所述新型双压电变形镜中圆环形整体电极层示意图。
图5为本发明所述新型双压电变形镜中两环扇形阵列电极层结构示意图。
图中，1-金属电极层，2-驱动层，3-金属电极层、4-金属电极层，5-驱动层，6-金属电极层，7-镀有高反射膜的工作区域，8-镜面层，9-固定支撑壳体，10-环形电极，11、12-两环扇形电极。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
图1为本实施例所述新型双压电变形镜的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的双压电变形镜包括：镜面层(8)、上驱动层(5)、下驱动层(2)和固定支撑壳体(9)，所述上驱动层(5)的两侧覆盖有电极层(4)和电极层(6)，所述下驱动层(2)的两侧覆盖有电极层(1)和电极层(3)，覆盖有电极层的上驱动层用环氧胶粘接在镜面层的外侧、下驱动层用环氧胶粘接在镜面层的内侧构成压电变形镜本体(图中未表示出胶层)，镜面层的外侧中央无压电片覆盖的区域镀有高反射率的金属膜或介质膜作为电变形镜的工作区域(7)，压电变形镜本体采用胶粘的方式与固定支撑壳体(9)连接固支。所述上驱动层(5)和下驱动层(2)均采用外径50毫米、内径20毫米、厚度为100微米的圆环形压电陶瓷片，所述电极层(4)为与上驱动层(5)相同形状的圆环形金属(银、铝等)电极层,电极层(6)为直径略小于上驱动层(5)的圆环形金属(银、铝等)电极层，所述电极层(3)为与下驱动层(2)相同形状的圆环形金属(银、铝等)电极层、所述电极层(1)为分离的两环扇形阵列金属(银、铝等)电极层，所述镜面层(8)采用50毫米直径、厚度200微米的硅片、石英片或者金属片，镜面层外侧一面为抛光面作为反射面，内侧可以抛光也可以不抛光，镜面层的外侧中央的工作区域(7)为圆形区域，直径小于驱动层的内径。所述电极层通过电极引线与外电源连接。
图4为圆环形电极层的结构示意图，图5为分离的两环扇形阵列电极层结构示意图，从图5可以看出，两环为外环(11)和内环(12)，外环和内环同时被分割成多个扇形结构形成两环扇形阵列结构。
实施例2
图2为本实施例所述新型双压电变形镜的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的压电变形镜整体结构与实施例1所述压电变形镜的结构示意图相似，不同之处在于：电极层(6)不再是圆环形的整体电极层，而是分离的两环扇形阵列电极层。
图4为圆环形整体电极层的结构示意图，图5为分离的两环扇形阵列电极层结构示意图，从图5可以看出，两环为外环(11)和内环(12)，外环和内环同时被分割成多个扇形结构形成两环扇形阵列结构。
实施例3
图3为本实施例所述新型双压电变形镜的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的压电变形镜整体结构与实施例1所述压电变形镜的结构示意图相似，不同之处在于：压电变形镜本体与固定支撑壳体(9)的连接固支方式不再是胶粘，而是用壳体夹持固支。从图3可以看出，压电变形镜本体受支撑壳体夹持固定。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双压电变形镜，其特征在于，包括镜面层、上驱动层、下驱动层、电极层和固定支撑壳体，所述上驱动层和下驱动层分别为环形结构单压电片，所述上驱动层和下驱动层的上下两侧均覆盖有电极层，所述覆盖有电极层的上驱动层粘接在镜面层的外侧、覆盖有电极层的下驱动层粘接在镜面层的内侧构成压电变形镜本体，所述镜面层的外侧中央无压电片覆盖的区域镀有高反射膜，该镀有高反射膜的区域为双压电变形镜的工作区域，所述压电变形镜本体与固定支撑壳体连接固支，所述电极层通过电极引线与外电源连接。
2.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述上驱动层和下驱动层为圆环形结构的单压电片。
3.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述上驱动层与镜面层粘接的一侧、下驱动层与镜面层粘接的一侧所覆盖的电极层为与压电片相同形状的环形电极层，上驱动层的另一侧所覆盖的电极层为环形电极层或分离的多环扇形阵列电极层，下驱动层的另一侧覆盖的电极层为分离的多环扇形阵列电极层。
4.根据权利要求3所述双压电变形镜，其特征在于，所述上驱动层的另一侧所覆盖的电极层为环形电极层，所述环形电极层的内径与上驱动层内径相同，外径小于上驱动层外径。
5.根据权利要求3所述双压电变形镜，其特征在于，所述分离的多环扇形阵列电极层为两环扇形阵列电极层。
6.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述工作区域为圆形区域，直径小于环形结构单压电片的内径。
7.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述高反射膜为具有高反射率的金属膜或介质膜。
8.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述压电变形镜本体采用粘接的方式或壳体夹持的方式固支。
9.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述镜面层的材料为硅片、石英片或金属片。
10.根据权利要求1所述双压电变形镜，其特征在于，所述电极层为金属电极层。
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