基于PZT壓電陶瓷的光相位調(diào)制!
PZT壓電陶瓷具有逆壓電效應(yīng),即在施加電壓信號下可產(chǎn)生對應(yīng)電壓信號的微位移,且具有納米級高分辨率及微秒級響應(yīng)速度的特點,滿足對光相位調(diào)制的精度。PZT壓電陶瓷移相器也是各種干涉儀器中的主要組成部件,它的精度將直接影響干涉儀的測量精度。
根據(jù)干涉光路的差別,使用的PZT壓電陶瓷的數(shù)量與種類各不相同,一般可分為單支和多支兩種,而根據(jù)客戶的不同使用場景,芯明天提供多種用于相位調(diào)制/移相的壓電陶瓷方案。
當(dāng)光纖作為光的傳播媒介時,如光纖微分干涉儀、可調(diào)諧光纖激光器等,光的位相會隨傳播的長度而發(fā)生變化。例如,把光纖纏繞到PZT壓電陶瓷上,在施加電壓信號時,壓電陶瓷產(chǎn)生微形變,從而改變纏繞在壓電陶瓷上的光纖的長度及折射率。當(dāng)壓電陶瓷發(fā)生周期性微形變時,光纖長度周期性變化,則傳播光的位相也發(fā)生周期性的變化。對于這種情景,可選的PZT壓電陶瓷的種類非常多樣化,受尺寸、延遲時間、調(diào)整方式等多項因素的影響。
壓電光纖拉伸器
對于這種情形,可采用芯明天的N01系列光纖拉伸膨脹器,它具有兩種版本,都具備光纖纏繞凹槽,可將光纖直接纏繞于凹槽內(nèi),且纏繞的光纖長度可達(dá)百米以上。它的位移范圍大,徑向位移可達(dá)80μm,可大幅縮小驅(qū)動電壓,仍可產(chǎn)生較大位移,例如在10V下,徑向位移仍可達(dá)5μm以上。
中空式壓電陶瓷疊堆
另一種方式,是采用中空式壓電陶瓷疊堆,它沿長度方向產(chǎn)生形變,并且中心具有通孔,通過壓電陶瓷的周期性伸長形變,可周期性改變光傳播的長度,從而改變光的相位。該種壓電陶瓷,在15V電壓下,可產(chǎn)生的位移>1.5μm,并且基本消除電壓信號產(chǎn)生的負(fù)面影響。
中空式壓電陶瓷,它的尺寸公差達(dá)±0.01mm,且平面度可達(dá)±5μm,非常適于光纖光的相位調(diào)制,可保證干涉儀的精度。
光纖干涉儀輸出光強的頻率、幅度與施加到PZT壓電陶瓷上的電壓信號的頻率與大小呈線性關(guān)系。采用中空式壓電陶瓷的光相位調(diào)制器的干涉儀,它的靈敏度非常高,非常適于對外界環(huán)境中的振動源的監(jiān)測,以及對振動源的振動頻率、幅度的監(jiān)測。
Tube壓電陶瓷管
還有一種方式是采用壓電陶瓷管/環(huán)。它是沿徑向產(chǎn)生膨脹與收縮運動。在周期性電壓信號的作用下,壓電陶瓷管產(chǎn)生周期性膨脹運動,使得纏繞于外徑表面的光纖的長度及折射率發(fā)生周期性變化,從而周期性改變傳輸光的位相。
壓電移相器,用于大口徑干涉儀
因原理一樣,在此也提一下大口徑干涉儀。對于大口徑的臥式水平光路的斐索干涉儀,它使用的反射鏡一般為重量較大的球面透鏡,它的測量過程是通過調(diào)整反射鏡的位置。而單個PZT壓電陶瓷難以達(dá)到要求,因此一般內(nèi)部采用多支PZT壓電陶瓷,均勻分布在一個共心圓的周圍。
大口徑干涉儀一般負(fù)載的鏡片較大、且要求中心通孔較大,對于這種應(yīng)用需求,芯明天可根據(jù)干涉儀結(jié)構(gòu),定制設(shè)計PZT壓電移相器,例如P77系列壓電移相器,它的承載能力在正立放置時可達(dá)15kg、臥式時5kg、倒置時10kg,并且中心通光孔徑從φ36至φ260mm任意選擇,并且可定制更大孔徑、更大承載。目前標(biāo)品的行程有6μm、20μm、50μm等。該種壓電移相器,非常適于激光干涉儀,用于檢測鏡片等的平面度。
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