S37系列高可靠工业级、宇航级压电偏转镜

芯明天公司专业研发、设计、加工及生产压电偏转镜达16年之久，具有着非常丰富的压电偏转镜设计及生产经验，为用户解决了各种参数及使用环境的问题。

今天为大家带来一款高性能、高可靠、工业级及宇航级的S37系列压电偏转镜。

压电偏转镜是芯明天压电运动系列产品之一，它可产生一维或多维偏转运动，例如在θx、θy轴的快速偏转运动，它广泛应用于光通信、稳像、光路调节、激光加工、激光合束等领域。

S37系列压电偏转镜具有T2、T3、T4、T5、T6、T8等多个版本，行程依次增大，从2.5mrad至13.5mrad。S37.T8压电偏转镜具有13.5mrad的偏转行程范围，因其抗振设计，使得它的可靠性及动态性也非常优秀，这很好的解决了压电偏转镜大行程下动态性低的问题。

特点

• 高可靠性

• 抗振加固

• 全闭环高精度

• 开/闭环可选

• 工业级/军品级/宇航级

应用举例

• 图像处理/稳定 • 隔行扫描，抖动

• 光过滤/开关 • 扫描显微等

• 激光扫描/光束偏转与稳定 • 光学

一般情况下，外形直径相同时，行程越大的压电偏转镜，它的长度越长。而在长度增加的基础上，压电偏转镜的可靠性将随之降低。但目前很多应用对压电偏转镜的可靠性要求越来越高，很多标准品已不能满足应用要求。为解决此问题，芯明天采用抗震加固、全闭环的方式，以达到最优化的可靠性及精度，并且通过了第三方的抗振实验测试。

S37系列压电偏转镜的功能是带动反射镜产生快速偏转运动，偏转响应速度可达毫秒量级，偏转精度在纳弧度量级，这是普通的振镜、音圈电机所达不到的。这些特点使其非常适用于完成光路的快速转向调节。

结构原理

S37系列压电偏转镜可产生θx、θy二维偏转运动，它是基于平行运动学设计，具有共面轴及移动面。四个执行机构为四支压电促动器，以90°角平分放置，成对的差分控制分布。两对差分驱动压电促动器在较大温度范围内提供最高可实现的角度稳定性。它的偏摆运动是由两对压电促动器以推拉模式来实现，采用桥式连接电路控制。

全闭环，更高精度

在执行驱动结构的合适位置采用绝对测量的传感器来得到高稳定性及定位精度，他们提供了较高的带宽并向控制器反馈代表位置信息的电信号，传感器以桥式配置连接以消除热漂移从而确保优质的稳定性。

电压与位移曲线举例

S37.T5S闭环位移曲线

S37.T8K开环位移曲线

技术参数

S37.T2、S37.T3技术参数

 

型号	S37.T2SF S37.T2KF	S37.T3SF S37.T3KF
运动自由度	θX，θY	θX，θY
驱动控制	3 路驱动	3 路驱动
标称偏转范围 （0~120V）	2.5mrad	4mrad
偏转范围 （0~150V）	3.5mrad	5.5mrad
传感器类型	SGS/-	SGS/-
闭/开环分辨率	0.08/0.03μrad	0.15/0.04μrad
闭环线性度	0.1%F.S.	0.1%F.S.
闭环重复定位精度	0.02%F.S.	0.02%F.S.
空载谐振频率	6.5kHz	6.4kHz
静电容量	3.6μF	5.2μF
材质	不锈钢、钛合金	不锈钢、钛合金
重量	200g	230g

 

S37.T4、S37.T5技术参数

 

型号	S37.T4SF S37.T4KF	S37.T5SF S37.T5KF
运动自由度	θX，θY	θX，θY
驱动控制	3 路驱动	3 路驱动
标称偏转范围 （0~120V）	5mrad	6.8mrad
偏转范围 （0~150V）	6.8mrad	9.5mrad
传感器类型	SGS/-	SGS/-
闭/开环分辨率	0.2/0.05μrad	0.25/0.07μrad
闭环线性度	0.1%F.S.	0.1%F.S.
闭环重复定位精度	0.02%F.S.	0.02%F.S.
空载谐振频率	6.3kHz	6.2kHz
静电容量	7.2μF	9μF
材质	不锈钢，钛合金	不锈钢，钛合金
重量	250g	275g

 

S37.T6、S37.T8技术参数

 

型号	S37.T6SF S37.T6KF	S37.T8SF S37.T8KF
运动自由度	θX，θY	θX，θY
驱动控制	3 路驱动	3 路驱动
标称偏转范围（0~120V）	7.5mrad	10mrad
偏转范围（0~150V）	10mrad	13.5mrad
传感器类型	SGS/-	SGS/-
闭/开环分辨率	0.25/0.08μrad	0.35/0.1μrad
闭环线性度	0.1%F.S.	0.1%F.S.
闭环重复定位精度	0.02%F.S.	0.02%F.S.
空载谐振频率	6.1kHz	6kHz
静电容量	11μF	14.5μF
材质	不锈钢，钛合金	不锈钢，钛合金
重量	300g	350g

 

第三方环境试验报告

芯明天S37系列压电偏转镜通过了第三方进行的环境试验报告，包括S37系列中位移最大、体积最长的S37.T8S/K压电偏转镜，充分证明了S37系列压电偏转镜的高可靠性、高抗振能力。

压电偏转镜应用举例

•卫星激光通信

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。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。

对于目前火热的星链建设，一样需要压电偏转镜完成光路的精确对准。

• 光路稳定系统

光在传输过程中，会因外界各种干扰或环境因素等造成光路的不稳，这对于光通信或成像等应用是非常不利的。为了消除或补偿这种光路的不稳或偏差，可通过芯明天压电偏转镜进行快速、高精度的调节与补偿。在极短时间内完成光路偏转调节，是压电偏转镜得以成功应用的必不可少的因素之一。

芯明天也可为科研型用户提供激光稳定实验的整个激光稳定系统，包括激光器、压电偏转镜及控制系统、PSD位置信号探测器、分光片、光机械等。

基本原理为激光器发出的光束经过干扰用压电偏转镜及补偿用压电偏转镜反射后，被PSD光信号位置传感器接收，并反馈给补偿用压电偏转镜控制器，通过其内部偏差比较电路的计算，输出补偿电压，驱动补偿用压电偏转镜进行角度调整，将干扰信号进行补偿、衰减。

芯明天压电偏转镜在X向或Y向150微米、10Hz干扰信号下，经过闭环补偿后，干扰信号可减小至5微米以下。

• 光学成像系统

在光学成像过程中，由于平台振动和姿态随机扰动等各种影响因素都会使相机光轴偏移，使目标与焦面相对运动，在焦面上产生像移，从而会造成成像模糊问题。例如，在地面天文观测中，由于大气湍流和望远镜的抖动等原因也会造成望远镜焦平面图像的随机抖动，极大地降低了望远镜的空间分辨率。

抑制光束抖动的最有效方案是利用捕获、跟踪和瞄准（ATP）系统中的精跟踪环进行补偿，压电偏转系统因其稳定性好、能量耗损小、镜面反射率高、偏转分辨率高、偏转速度快等特点成为首选的执行机构。

• 快速激光加工

对于加工孔径及孔距精度要求非常高，例如几微米至几百微米的孔径、几十微米的孔距等，利用芯明天压电偏转镜对激光的精确方向控制及它的快速响应速度等特性，可以彻底解决微小孔加工精度低、孔径不圆滑等问题。

在涉及到微米级小孔的超快激光加工应用中集成压电偏转镜，具有加工精度高、加工速度快等特点。已广泛应用于航天器件微小孔加工、异形孔加工等领域。

审核编辑 黄宇