專利名稱：光學(xué)精密平移器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種光學(xué)精密平移器，主要適用于采用閉環(huán)控制的光學(xué)儀器中，推動(dòng)光學(xué)元件或機(jī)械元件作微米級(jí)和亞微米級(jí)的精密平移，例如作法布里－珀洛干涉儀，激光腔內(nèi)調(diào)焦距以及任何干涉儀及光學(xué)儀器內(nèi)需要產(chǎn)生精密平移的標(biāo)準(zhǔn)具。它包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)元件和兩個(gè)帶孔的光學(xué)板。
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)有人曾在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研制過光學(xué)精密平移器，他們?cè)噲D采用一個(gè)管狀的壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)元件，在外加電壓下驅(qū)動(dòng)光學(xué)板產(chǎn)生移動(dòng)，但是存在著很多問題和不足1.單個(gè)壓電陶瓷管在外加電壓下，驅(qū)動(dòng)光學(xué)板移動(dòng)時(shí)，光學(xué)板發(fā)生傾斜，其傾斜誤差高達(dá)分級(jí)，達(dá)不到精密平移的目的。
2.壓電陶瓷管響應(yīng)速度慢，達(dá)不到毫秒級(jí)，不適用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3.壓電陶瓷管的非線性滯后大，為±20％，施加外電壓后，雖有較大的變形量，但不能歸零。
4.工作時(shí)由于器件平移不穩(wěn)定，使閉環(huán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，無法正常工作。
目前國(guó)內(nèi)無此類產(chǎn)品出售，也未見過有關(guān)的文獻(xiàn)資料報(bào)道。
本發(fā)明人曾提出的89212086，2號(hào)專利申請(qǐng)，是采用壓電陶瓷片做的疊片式微位移驅(qū)動(dòng)器，可以達(dá)到精密平移，但是不足之處是這種單個(gè)驅(qū)動(dòng)器，在要實(shí)現(xiàn)精密平移時(shí)，仍然要發(fā)生傾斜，扭曲，平移的精度低，實(shí)際應(yīng)用效果不是很理想。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種平移精度高、平移范圍寬、響應(yīng)速度快、能實(shí)際應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的光學(xué)精密平移器。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到采用三個(gè)疊片式的微位移驅(qū)動(dòng)器1作驅(qū)動(dòng)元件，并且按等邊三角形均布、粘接在光學(xué)上基板2和光學(xué)下基板3之間，采用一個(gè)可實(shí)現(xiàn)單電源多路控制、同時(shí)可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1上的外加電壓，改變驅(qū)動(dòng)器1的變形量，從而實(shí)現(xiàn)其位移精密平衡和所需要的平移范圍的位移平衡調(diào)節(jié)控制電路。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到光學(xué)下基板3可固定在儀器上，需要產(chǎn)生精密平移的光學(xué)元件(如透鏡、反射鏡均可)或機(jī)械元件，粘本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到光學(xué)下基板3可固定在儀器上，需要產(chǎn)生精密平移的光學(xué)元件(如透鏡、反射鏡均可)或機(jī)械元件，粘接在光學(xué)基板2上。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1都并聯(lián)有一個(gè)位移平衡電阻R，再串聯(lián)一個(gè)位移平衡可變電阻R＊，然后再并聯(lián)在直流輸出為±400V～600V的控制電源上。位移平衡電阻R的阻值一般為2MΩ以下，位移平衡可變電阻R＊的阻值一般為1000KΩ～5000KΩ。


圖1本實(shí)用新型實(shí)施例光學(xué)精密平移器。
圖2本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述如圖1選用三個(gè)變形量基本一致的疊片式微位移驅(qū)動(dòng)器元件，并且按等邊三角形均布、粘接在上、下兩個(gè)帶孔的光學(xué)基板2和3之間，根據(jù)三點(diǎn)確定一個(gè)平面的原理，可以使三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的平移精度得到一定的保證。
如圖2由于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1的變形量不可能會(huì)完全一致，采用一個(gè)可通過調(diào)節(jié)施加給驅(qū)動(dòng)器1的外電壓，改變驅(qū)動(dòng)器1的變形量，從而可實(shí)現(xiàn)三個(gè)驅(qū)動(dòng)器位移精密平衡，保證精密平移器有足夠高的平移精度的位移平衡調(diào)節(jié)控制電路，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1都并聯(lián)有一個(gè)位移平衡電阻R，再串聯(lián)有一個(gè)位移平衡可變電阻R＊，然后再同時(shí)并聯(lián)在可實(shí)現(xiàn)單電源多路控制的直流輸出為±400V～600V的控制電源上。當(dāng)接通電源后，可以調(diào)節(jié)電阻R＊的阻值來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1上的外加電壓，從而改變驅(qū)動(dòng)器1的變形量，以達(dá)到三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的位移具有高精度的平衡和所要求的平移范圍。傾斜誤差小于0.1″，位移分辨率為0.01μm，平移范圍可達(dá)0.01μm～±20μm，響應(yīng)速度小于1ms可實(shí)際用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中。
本實(shí)用新型相比已有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.光學(xué)精密平移器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)，使用選擇范圍廣，可調(diào)節(jié)光學(xué)元件(或機(jī)械元件)作微米級(jí)或亞微米級(jí)的精密平移。
2.精度高，傾斜誤差小于0.1″，位移分辨率0.01μm。
3.驅(qū)動(dòng)元件線性度好，滯后小于±4％，位移量范圍大，為±0.01μm～±20μm。
4.工作穩(wěn)定，響應(yīng)速度高，(＜1ms)，適用于比環(huán)控制系統(tǒng)。
5.打破了外國(guó)對(duì)我國(guó)就這一技術(shù)、產(chǎn)品的封鎖和禁運(yùn)，同時(shí)也節(jié)約外匯，有較大的社會(huì)效益。
權(quán)利要求1.一種包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)件和兩個(gè)帶孔的光學(xué)基板的光學(xué)精密平移器，其特征在于采用三個(gè)疊片式的微位移驅(qū)動(dòng)器1作驅(qū)動(dòng)元件，并且按等邊三角形分布、粘接在光學(xué)上基板2和光學(xué)下基板3之間，采用一個(gè)可實(shí)現(xiàn)單電源多路控制、并且可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1上的外加電壓，改變驅(qū)動(dòng)器1的變形量、從而實(shí)現(xiàn)其位移具有高精度的平衡和所要求的平移范圍的位移平衡調(diào)節(jié)控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的平移器，其特征在于光學(xué)下基板3可固定在儀器上，需要產(chǎn)生精密平移的光學(xué)元件(如透鏡、反射鏡均可)或機(jī)械元件，可粘接在光學(xué)上基板2上。
3.如權(quán)利要求1所述的平移器，其特征在于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1都可并聯(lián)一個(gè)位移平衡電阻R，再串聯(lián)一個(gè)位移平衡可變電阻R＊，然后再并聯(lián)在直流輸出為±400V～600V的控制電源上。
4.如權(quán)利要求1或3所述的平移器，其特征在于位移電阻R的阻值一般為2MΩ以下，位移平衡可變電阻R＊的阻值一般為5KΩ以下。
專利摘要本實(shí)用新型是一種光學(xué)精密平移器，可實(shí)際用于在采取閉環(huán)控制的光學(xué)儀器中，推動(dòng)光學(xué)元件或機(jī)械元件作微米級(jí)和亞微米級(jí)的精密平移。它包括用三個(gè)疊片式微位移驅(qū)動(dòng)元件，按等邊三角形均布，粘接在兩個(gè)光學(xué)基板之間，采用位移平衡調(diào)節(jié)控制電路，可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上的外加電壓，改變其變形量，從而使其位移具有高精度的平衡和所要求的平移范圍。其平移精度高，傾斜誤差小于0.1″，平移范圍0.01μm～±20μm，響應(yīng)速度小于1ms。
文檔編號(hào)G02B7/00GK2055944SQ8921305
公開日1990年4月11日 申請(qǐng)日期1989年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月11日
發(fā)明者凌寧, 官春林, 陳東紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所