快反鏡(Fast Steering Mirror)作用和原理的介紹

快反鏡是光電精密跟蹤系統(tǒng)中重要的一部分，用來精確控制光束方向?？旆寸R響應(yīng)速度快，控制精度高?？梢杂脕硇Ｕ饴分械膬A斜誤差，也可以用來穩(wěn)定光束的指向，還可以用在快速跟蹤系統(tǒng)中?？旆寸R在驅(qū)動元件作用下控制反射鏡面的快速高頻轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)光束的高速精確指向、穩(wěn)定和跟蹤。

壓電陶瓷驅(qū)動器是快反鏡理想的驅(qū)動方式。壓電陶瓷驅(qū)動的快反鏡由反射鏡、柔性鉸鏈、壓電陶瓷驅(qū)動器、基座、電阻應(yīng)變片式傳感器和電路結(jié)構(gòu)等組成。如下圖所示：

在快反鏡中使用的壓電陶瓷需要納米級別的高分辨率。壓電陶瓷的使用可以顯著提高諧振頻率和靈敏度。壓電陶瓷的工作利用了壓電效應(yīng)。某些物質(zhì)受到外力時，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化。表面電荷出現(xiàn)形成電場。當(dāng)外力消失時有重新回復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種效應(yīng)被稱為正壓電效應(yīng)。相反地，當(dāng)對壓電晶體施加電場時，不僅產(chǎn)生了極化還產(chǎn)生了形變，這種效應(yīng)被稱為逆壓電效應(yīng)。

給壓電陶瓷加電壓時，壓電陶瓷會有一個可以達(dá)到納米級別的位移。這個位移和所加的電壓大致成正比。在實際應(yīng)用中，為了增大位移和輸出力，常常采用堆疊型壓電陶瓷執(zhí)行器。和傳統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)相比，壓電陶瓷不需要傳動機(jī)構(gòu)，位移控制精度高；響應(yīng)速度快，無機(jī)械吻合間隙，可實現(xiàn)電壓隨動式位移控制；有較大力輸出；功耗低，且位置保持情況下幾乎無功耗；是固體器件，容易和電源、傳感器、微機(jī)等實現(xiàn)閉環(huán)控制。

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