压电偏转镜应用领域

    压电偏转镜（根据它的应用，常被叫作压电倾斜镜、压电快反镜、压电精瞄镜等）从字面上理解，压电即是压电式，以压电叠堆陶瓷作为驱动源；偏转即是指可在某些方向进行转动；镜代表它用于驱动反射镜等镜片，即它的负载为镜片，目的是调节镜面的朝向。

    压电偏转镜约是近20年左右出现的高精密产品，它的功能可以简单理解为带动一个镜片，做偏转运动，转动方向一般为θx及θy方向，它的特点是转动角度非常小，大能达到约50mrad(约3度)，但它的转动精度可达0.02µrad（约<0.01”）。

    压电偏转镜的原理是利用压电叠堆陶瓷的逆压电效应（即压电叠堆陶瓷在电压信号的驱动下，会进行快速充电，从而产生微形变位移，位移量约为长度的1.5‰），再通过设计差分驱动式结构，将四支压电叠堆陶瓷距离同一中心点相同距离，并间隔90度安装于压电偏转镜内部的机械结构中，对角的压电叠堆陶瓷为一组，两组间进行差分式控制，压电叠堆陶瓷顶端与柔性铰链结构（即弹性薄片结构，在一定范围内可进行回转运动，可将压电叠堆陶瓷的微形变进行放大，柔性铰链的特点是运动灵敏度高、自回复、无间隙、无机械摩擦等）相连，柔性铰链与运动台面相连，通过两组压电叠堆陶瓷的微形变产生的推拉运动，使柔性铰链也产生微形变，从而使得压电偏转镜的运动台面产生偏转运动。

    通常，压电叠堆陶瓷的高度约为20mm，产生的位移量约为高度的1‰，即20µm左右。而压电偏转镜外形尺寸小巧，结构紧凑，截面积大约为90mm的直径。在压电叠堆陶瓷伸长20µm，半径为45mm时，如果按直驱式计算，则压电偏转镜台面偏转角度约0.8mrad。

    因柔性铰链对压电叠堆陶瓷的位移可进行放大输出，且根据使用压电叠堆陶瓷的不同，可产生的偏转范围自然不同，但压电偏转镜的偏转范围依然很小，目前芯明天标准压电偏转镜产品的偏转角度约为50mrad。

    压电偏转镜的转动角度这么小，能有什么用处呢？

    别看压电偏转镜的运动角度非常小，它的作用却是*的。

    压电偏转镜主要作用是用于带载镜片做偏转运动，它的应用是以对光的方向进行调节为主。如上所述，压电偏转镜的一个突出优点是角度调节精度非常高，可小于0.01"。既然偏转角度小且偏转运动精度高，则它就非常适于较长距离的光传输方向的调节，例如卫星激光通信。

    卫星与地面间的信号传输通信是很难做到的，原因是光束的发散角很小，非常不易对准，因此卫星激光通信就需要非常高精度的瞄准系统。

    在这一点上，压电偏转镜就体现出了它的伟大效用。压电偏转镜与精跟踪相机等器件相配合，形成精跟踪系统，精跟踪相机采集的信号，会传送至压电偏转镜控制器，压电偏转镜控制器会做出反应，即根据光束对准所需要的偏转角度，输出能够使压电偏转镜偏转该角度所需要的电压信号，且控制时间非常短，在亚毫秒级范围，可使得卫星通信的信号快速而准确的瞄准、接收。

    压电偏转镜还具有很多应用，例如光路调节、激光合束、激光加工、光束指向器、天文图像稳定、自适应变形镜等，随着人类对航天、天文等的研究不断深入，对定位的精度会要求越来越高，而使用压电偏转镜正是解决此类问题的手段。