一种光纤扫描驱动器及光纤扫描器的制作方法

本实用新型涉及光学成像领域，尤其涉及一种光纤扫描驱动器及光纤扫描器。

背景技术：

单光纤共振型压电扫描器是利用光纤悬臂在正交方向上的共振特性来实现静态或动态图像扫描的新型扫描器，相比于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System；微机电系统)扫描器，单光纤共振型压电扫描器的体积更小，成本更低，而且制造工艺简便，更易集成。

目前，实现二维扫描成像的压电扫描器有四分电极圆管型光纤扫描器以及由四片矩形状的压电陶瓷组成的四方形光纤扫描器。四分电极圆管型光纤扫描器二个方向的驱动外电极是围绕在同一截压电陶瓷圆管的外表面上，由于陶瓷固有频率固定，所以在进行螺旋扫描时，xy方向振动频率分量几乎一致。而若想实现栅格式扫描，由于xy方向需要的扫描频率不一致，四分电极圆管型光纤扫描器无法实现一快轴一慢轴的振动。而由四片矩形状的压电陶瓷组成的四方形光纤扫描器，为了实现二维扫描，四片矩形状的压电陶瓷必须围绕光纤对称设置，使得压电陶瓷对光纤的驱动的力的方向相互垂直，由于光纤的直径很小，直接将四片压电陶瓷固定在光纤的周围在工艺上难以实现，因此必须通过中间的连接部件将四片压电陶瓷围绕光纤对称设置，从而实现二维扫描，连接部件的使用，使得压电陶瓷发生弯曲变形时，需要通过连接部件向光纤传递压电陶瓷发生弯曲变形的力，使得压电陶瓷的振动形成的扫描位移不能完全有效地传递给光纤，形成一定损耗，从而降低了光纤的振动幅度，增加了单光纤共振型压电扫描器的功耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种光纤扫描驱动器及光纤扫描器，提出一种全新的二维光纤扫描器结构。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种光纤扫描驱动器，包括： X方向扫描驱动器和与X方向垂直的Y方向扫描驱动器。

可选的，所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器为一体成型的；或

所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器粘接或镶嵌固结在一起；或

所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器通过正交型转接器连接。

可选的，所述正交型转接器包括与所述X方向扫描驱动器对应的第一凹槽和与所述Y方向扫描驱动器对应的第二凹槽。

可选的，所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器为压电扫描驱动器。

可选的，所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器为压电陶瓷。

可选的，所述X方向扫描驱动器和所述Y方向扫描驱动器的结构为晶片结构。

可选的，所述晶片结构为单晶片结构、双晶片结构、堆叠型单晶片结构或堆叠型双晶片结构。

本实用新型还提出一种光纤扫描器，包括光纤扫描驱动器和光纤，其中：所述光纤扫描驱动器为前述的光纤扫描驱动器，所述光纤固定在所述光纤扫描驱动器上且沿Z方向向外延伸形成光纤悬臂，所述光纤扫描驱动器用于驱动所述光纤悬臂在X方向和Y方向上振动。

可选的，所述光纤采用粘接方式固定在所述X方向扫描驱动器和/或所述 Y方向扫描驱动器的外表面上。

可选的，在所述光纤扫描驱动器内部设置光纤容置孔，所述光纤穿过光纤扫描驱动器的光纤形成悬臂

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型实施例中，光纤扫描驱动器通过X方向扫描驱动器和与X方向垂直的Y方向扫描驱动器结合，实现二维扫描成像，这种结构特别适用于栅格式扫描，因为在栅格式扫描过程中，X轴和Y轴扫描频率不一致，X方向扫描驱动器和Y方向扫描驱动器各自的压电陶瓷设计为固有频率不一致即可实现X轴和Y轴一快一慢驱动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本实用新型实施例提供的光纤扫描装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光纤扫描装置通过正交型转接器连接的示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的正交型转接器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种光纤扫描装置，如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的光纤扫描装置的结构示意图，光纤扫描装置包括扫描驱动器，扫描驱动器包括X方向扫描驱动器101和与X方向垂直的Y方向扫描驱动器 102；光纤，所述光纤固定在所述光纤扫描驱动器上且沿Z方向向外延伸形成光纤悬臂，其中光纤可以固定在扫描器驱动器外表面，也可以通过在扫描驱动器内部设置光纤容置孔的方式，穿过扫描器驱动器形成悬臂。图1中光纤的固定部分202粘接在所述X方向扫描驱动器101和/或所述Y方向扫描驱动器102 的外表面上，所述扫描驱动器用于驱动所述光纤悬臂201在X方向和Y方向上振动，从而实现二维扫描成像。其中，X方向是指与X方向扫描驱动器101的侧面垂直的方向，Y方向是指与Y方向扫描驱动器102的上表面垂直的方向。

本实用新型实施例中，光纤的固定部分202可以粘接在X方向扫描驱动器101上，或者Y方向扫描驱动器102上，如图1所示，X方向扫描驱动器101 的端部1011为自由端，Y方向扫描驱动器102的端部1021为固定端，则光纤的固定部分202粘接在X方向扫描驱动器101上。在具体实施过程中，如果X 方向扫描驱动器101的端部1011为固定端，Y方向扫描驱动器102的端部1021 为自由端，则光纤的固定部分202粘接在Y方向扫描驱动器102上。当然，光纤的固定部分202也可以同时粘接在X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102上，从而增加粘接的稳定性。

本实用新型实施中，光纤的固定部分202可以粘接在X方向扫描驱动器101 或Y方向扫描驱动器102的任意外表面上，如图1所示，光纤的固定部分202 粘接在X方向扫描驱动器101的侧面上。

由于光纤的固定部分202直接粘接在所述X方向扫描驱动器101和/或所述Y方向扫描驱动器102的外表面上，避免了使用连接部件，由于没有连接部件引起的力的损耗，X方向扫描驱动器101和/或Y方向扫描驱动器102产生的弯曲变形的力可以不产生衰减而有效的传递给光纤，从而增大光纤的振动幅度。

在具体实施过程中，X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102的实施方式有很多种，本实用新型实施例中，对以下几种实施方式进行说明。

在第一种可能的实施方式中，所述X方向扫描驱动器101和所述Y方向扫描驱动器102为一体成型的。

在第二种可能的实施方式中，如图1所示，所述X方向扫描驱动器101 和所述Y方向扫描驱动器102为两个独立的结构，然后通过粘接或镶嵌固结等方式连接在一起。

在第三种可能的实施方式中，如图2所示，扫描驱动器10还包括正交型转接器103，所述X方向扫描驱动器101和所述Y方向扫描驱动器102，通过正交型转接器103连接在一起，从而增强扫描驱动器10的稳定性。

其中，如图3所示，图3本实用新型实施例中提供的正交型转接器的结构示意图，正交型转接器103包括与X方向扫描驱动器101对应的第一凹槽和与所述Y方向扫描驱动器102对应的第二凹槽，在连接时，将X方向扫描驱动器101的端部插入第一凹槽，将Y方向扫描驱动器102的端部插入第二凹槽，再通过粘接剂固定，从而增强X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102 的连接的稳定性。

本实用新型实施例中，X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102可以为压电扫描驱动器，从而通过电压信号分别对X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102进行驱动，将电能转换为机械能，以带动光纤悬臂201振动。如图1所示，X方向扫描驱动器101的端部1011为自由端，Y方向扫描驱动器 102的端部1021为固定端，通过对X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器 102同时施加一定的电压，可以实现扫描驱动器在X方向和Y方向的弯曲位移，将两个方向的弯曲位移合成，可以实现二维的弯曲位移，从而带动光纤悬臂201 实现二维扫描成像。

在上述几种实施方式中，需要对X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102进行分别极化，使得X方向扫描驱动器101在被施加电压时沿X方向振动，Y方向扫描驱动器102在被施加电压时沿Y方向振动。

本实用新型实施例中，构成压电扫描驱动器的压电材料可以为无机压电材料(分为压电晶体和压电陶瓷)、有机压电材料或复合压电材料等，本实用新型对此不作限制。举例来讲，假设X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102为一整块压电陶瓷，在对整块压电陶瓷进行极化处理时，对X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102对应的两部分压电陶瓷进行分别极化，使得X方向扫描驱动器101在被施加电压时沿X方向振动，Y方向扫描驱动器 102在被施加电压时沿Y方向振动，且在设计时，X方向扫描驱动器固有频率大于Y方向扫描驱动器。

本实用新型实施例中，X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102 均为一维压电扫描驱动器，由于一维压电扫描驱动器工艺成熟，价格低廉，因此，通过两个一维的压电扫描驱动器构成二维压电扫描驱动器，易于实现量产化，并且，二维压电扫描驱动器的尺寸可以根据压电材料的特性进行灵活设计，易于实现小型化。

本实用新型实施例中，所述X方向扫描驱动器101和Y方向扫描驱动器102 的结构可以为晶片结构，便于将光纤直接粘接在X方向扫描驱动器101和/或Y 方向扫描驱动器102的外表面上，晶片结构可以为单晶片结构、双晶片结构、堆叠型单晶片结构或堆叠型双晶片结构等等，本实用新型对此不做限制。

本实用新型实施例中，光纤可以为单模光纤、多模光纤；另一方面，光纤可以为双包层光纤；以及，光纤可以为单芯光纤或多芯光纤；另外，光纤还可以为光子晶体光纤，光子晶体光纤有很多奇特的性质，如：可以在很宽的带宽范围内只支持一个模式传输、包层区气孔的排列方式能够极大地影响模式性质等等；在具体实施过程中，光纤还可以为其他特种光纤，本实用新型对此不做限制。

本实用新型实施例中，光纤从内到外一般包括纤芯、包层和保护涂层，为了减小振动时的阻尼，光纤悬臂201可以为去除保护涂层的裸光纤。在具体实施过程中，还可以对光纤悬臂201进行拉锥和熔接处理，以减小光纤扫描时的光斑面积，提高分辨率。

本实用新型实施例中，由于光纤悬臂的长度直接决定光纤的共振频率，在光纤悬臂的长度确定时，可以计算得出光纤的共振频率，然后，给压电陶瓷施加一个周期性变化的电压，光纤将随着压电陶瓷的振动而振动，调节施加的电压频率，当电压频率接近光纤的共振频率时，光纤的振动幅度将达到最大，达到共振状态。

本实用新型实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本实用新型实施例中，扫描驱动器包括X方向扫描驱动器和与X方向垂直的Y方向扫描驱动器；光纤包括固定部分和能够振动的光纤悬臂，所述固定部分粘接在所述X方向扫描驱动器和/或所述Y方向扫描驱动器的外表面上，所述扫描驱动器用于驱动所述光纤悬臂在X方向和Y方向上振动，从而实现二维扫描成像。可见，本实用新型实施例中，通过将光纤直接粘接在所述X方向扫描驱动器和/或所述Y方向扫描驱动器的外表面上，避免了使用连接部件，由于没有连接部件引起的力的损耗，X方向扫描驱动器和/或Y方向扫描驱动器产生的弯曲变形的力可以不产生衰减而有效的传递给光纤，从而增大光纤的振动幅度。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。