SU1273862A1

SU1273862A1 - Piezoelectric modulator of light beam

Info

Publication number: SU1273862A1
Application number: SU853871694A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Горшков; Юрий Алексеевич Кузнецов; Валерий Иванович Черный; Иван Иванович Шевченко; Евгений Иванович Лозбенев; Олег Николаевич Фомин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6670; Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-01-07
Publication date: 1986-11-30

Abstract

Изобретение относитс к оптическому приборостроению и может быть использовано дл осуществлени прецизионных линейных перемещений в оптических устройствах. Цель изобретени - повышение точности плоскопараллельного перемещени . В цилиндрическом корпусе 1 по периметру закреплены плоские упругие мембраны 3 и 4 с кoнцeнfpичнo размещенными на них с обеих сторон кольцевыми пьезопреобразовател ми 5, 6, колебани которых вдоль оси модул тора- передаютс через шток 12 и основание 7 оптическому элементу 8. Регулировка модул тора на определенную частому модул ции осуществл етс вращением винта штока 12, вызывающим изменение частоты собственного механического резонанса системы. 2 ил. О)The invention relates to optical instrumentation and can be used for precision linear movements in optical devices. The purpose of the invention is to improve the accuracy of plane-parallel movement. Flat cylindrical membranes 3 and 4 are fixed in the cylindrical case 1 along the perimeter and are annularly placed on both sides by annular piezoelectric transducers 5, 6; a certain frequent modulation is performed by rotating the screw of the rod 12, causing a change in the frequency of the intrinsic mechanical resonance of the system. 2 Il. ABOUT)

Description

1C 1C

0000

о tcabout tc

Изобретение относитс к оптическому приборостроению, а именно к пьезоэлектрическим модул торам света , и может быть использовано дл осуществлени прецизионных линейных перемещений в оптико-механических и оптико-электронных приборах, в частности в фотоэлектрических интерферометрах .The invention relates to optical instrumentation, namely, to piezoelectric light modulators, and can be used to perform precision linear movements in optomechanical and optoelectronic devices, in particular in photoelectric interferometers.

Цель изобретени - повышение точности плоскопараллельного перемещени .The purpose of the invention is to improve the accuracy of plane-parallel movement.

На фиг,1 представлен пьезоэлектрический модул тор, сечение,; на фиг.2 - вид А на фиг.1.Fig. 1 shows a piezoelectric modulator, section ,; figure 2 - view And figure 1.

Пьезоэлектрический модул тор светового луча содержит цилиндрический корпус 1, состо щий из набора колец , ме оду которыми зажаты по периметру ст шь1ми винтами 2 плоские упругие мембраны 3 и 4 с концентрично закрепленными на них с обеих сторон кольцевыми пьезопреобразовател ми5 и 6,- например, из пьезокерамики ЦТБС-3. Причем ме}кду электродами пьезопреобразователей 5 и 6 метал .лическими мембранами 3 и 4 обеспечиваетс электрическийконтакт. В центральном отверстии мембраны 3 установлено основание 7 с оптическим элементом 8. Основание закреплено на мембране с помощью ст жной гайки 9, В нем выполнено резьбовое отверстие 10. В центральном отверстии мембраны 4 закреплен посредством гайки 11 што 12 в виде винта, конец которого сопр жен с резьбовым отверстием 10 основани 7. Внешние электроды пьезопреобразователей 5 и 6 снабжены провЪдниками, выведенными через отверсти 13 в корпусе 1 и подключенными к выводу источника 14 управл ющего напр жени , другой вывод которого соединен с корпусом 1. Направление пол ризации пьезокерамических пре , образователей показано стрелками Р. Пьезоэлектрический модул тор работает следующим образом.The piezoelectric modulator of the light beam contains a cylindrical body 1, consisting of a set of rings, with clamped along the perimeter of the screw with 2 screws, flat elastic membranes 3 and 4 with annular piezoelectric transducers 5 and 6, for example, from piezo ceramics CTBS-3. Moreover, an electrical contact is provided by electrodes of piezotransducers 5 and 6 with metal membranes 3 and 4. A base 7 with an optical element 8 is installed in the central hole of the membrane 3. The base is fixed on the membrane with a screw nut 9. A threaded hole 10 is made in it. The central hole of the membrane 4 is fixed with a screw 11 in the form of a screw 12, the end of which is mated with a threaded bore 10 of the base 7. The external electrodes of the piezoelectric transducers 5 and 6 are equipped with wires mounted through the holes 13 in the housing 1 and connected to the output terminal of the control voltage source 14, the other output of which is connected to the housing 1. m piezoceramic polarization direction transformation, shown by arrows R.-forming piezoelectric modulator operates as follows.

При подаче управл ющего напр жени от источника 14- на пьезопреобразователи 5 и 6 они изгибаютс с максимумом в центре. Направление прогиба зависит от пол рности приложенного напр жени При этом происходит перемещение вдоль оси модул тора штока 12 с основанием 7 и оптическим элементом В. При выключении напр жени система под действием упругихWhen control voltage is applied from source 14 to piezo transducers 5 and 6, they are bent with a maximum in the center. The direction of the deflection depends on the polarity of the applied voltage. In this case, the rod 12 moves along the axis of the modulator with the base 7 and the optical element B. When the voltage is turned off, the system under the action of elastic

сил мембран 3 и 4 возвращаетс в исходное положение. При подключенииmembrane forces 3 and 4 return to their original position. When connected

переменного управл ющего напр жени оптический элемент совершает колеба . ни по оси модул тора, причем максимальна амплитуда колебаний наблю- даетс на собственной резонансной частоте, когда амплитуда колебаний оптического элемента в 8-15 превыша0 ет амплитуду нерезонансных колебаний. При ввертьшании или вывертывании винта штока 12 с последующей фиксацией гайкой 11 измен етс рассто ние между центрами мембран 3 и 4, создава пред5 варительньй изгиб, что вызывает изменение жесткости подвижной системы и, Соответственно , изменение частоты собственного механического резонанса.Таким образом осуществл етс регулировка мо 0 дул тора на заданную частоту модул ции. Работа на частоте собственного резонанса позвол ет повысить эффективность и снизить управл ющие напр жени . Кроме того, предварительньш вза5 имно противоположньй прогиб упругих мембран позвол ет скомпенсировать вли ние температурных погрешностей пьезоэлементов . так как прогибы преобразователей 5 и 6 под воздействие темпе0 ратуры направлены противоположно (дифференциальна схема включени ). Дл увеличени т гового усили пьезоэл ктрического модул тора можно каскадно наращивать количество пьезопреобразователей , подключа их параллельно.variable control voltage optical element oscillates. nor along the axis of the modulator, the maximum amplitude of oscillations being observed at its own resonant frequency when the amplitude of oscillations of the optical element is 8–15 higher than the amplitude of nonresonant oscillations. When screwing or unscrewing the screw of stem 12, followed by fixing with nut 11, the distance between the centers of the membranes 3 and 4 changes, creating a preliminary bend, which causes a change in the rigidity of the moving system and, accordingly, a change in the mechanical frequency 0 pulse to a given modulation frequency. Operating at the self-resonance frequency improves efficiency and reduces control voltages. In addition, the preliminary reciprocal deflection of elastic membranes makes it possible to compensate for the effect of temperature errors of the piezoelectric elements. since the deflections of the transducers 5 and 6 under the influence of temperature are directed oppositely (differential switching circuit). To increase the pulling force of a piezoelectric modulator, it is possible to cascade increase the number of piezoelectric transducers by connecting them in parallel.

5five

Claims

Invention Formula

A piezoelectric modulator of a light beam, comprising a housing, a spring element fixed in it, with which circular piezotransducers are connected to an optical element, characterized in that, in order to increase the accuracy of plane-parallel displacement, the spring element is filled in the form of parallel arranged flat membranes central holes fixed along the perimeter in the housing, while the base with an optical element is fixed in the central hole of one membrane, and in the other is mounted with the possibility of Screw the rod in the form of a screw, connected with its threaded hole at its end,

1 is made at the base, and the ring piezo transducers are fixed by coax. but the rod on both sides of each membrane.