一种单光纤共振扫描器件的制作方法

一种单光纤扫描器件，属于光纤领域，特别是可用于扫描、成像的光纤装置。

背景技术：

光纤是一种重要的光波导器件，应用光纤对于光源出射光进行导向或收集光纤端的图像信息是光纤应用的两个重要方面，比如医疗用内窥镜系统、激光投影系统等。通常完整纤芯直径在几十微米到上百微米不等，为了形成具有一定尺寸的光源出射面或图像采集端，大多采用光纤集束的形式来扩大光纤端面面积，从而增大信息采集面。这种光纤应用方式难以完全发挥光纤的优势，不仅所形成的端面有限，而且尺寸也难以降低。

通过将光纤与具有振动特性的压电器件整合，实现光纤的振动扫描是光纤应用的一个重要突破。发展至今，市场上也涌现出许多基于这一理念实现的光纤扫描系统。目前，基于光纤的扫描器件多采用具有可控振动器件与光纤进行绑定制备而成，例如压电陶瓷片、压电陶瓷柱以及压电陶瓷管等。所有这类可控振动器件大都具有独立的结构，因而与光纤组合成具有扫描功能的系统多采用器件之间的高温键合、粘合等工艺来实现系统组装。一方面这种毫米尺寸下器件的组装工艺难度较大，另一方面基于此类组装工艺实现的光纤扫描系统受到可控振动器件的尺寸限制，难以做到与光纤相比拟的尺寸。

为此，本发明提出一种单光纤共振扫描器件，该器件采用模块集成的方式，而非传统的振动元器件所采用多个压电模块绑定的形式来制备压电控制单元，通过集成的压电陶瓷棒与光纤，能够实现器件的最小化。

技术实现要素：

在本发明中针对现有技术存在的问题提出了一种单光纤共振扫描器件，通过微纳工艺获得的压电陶瓷棒与光纤集成制备，最低限度的实现具有扫描功能的光纤扫描系统。

一种单光纤共振扫描器件，其特征在于包含了压电陶瓷棒(1),光传导纤芯(2)，填充的导电浆料(3)，及外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)。光传导纤芯(2)穿过压电陶瓷棒(1)中心半径为r的圆孔并用导电浆料(3)填充固定，外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)分布在压电陶瓷棒(1)的四个侧面并互相绝缘。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其光传导纤芯(2)为由玻璃光芯和包层构成的传统结构光纤、塑料光纤、聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)中的一种。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其光传导纤芯(2)顶端距离压电陶瓷棒(1)的长为l1，且l在1mm～20mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)为金、银、镍、铝、铜、铁、铂、钴、钛、钨、钼以及由上述材料构成合金材料中的一种或多种复合层。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)为锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌锌酸铅钛酸铅、铌镍酸铅钛酸铅中的一种。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)的横截面是边长为a的正方形，且a在0.5mm～2mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)的长为l2，且l2在1mm～10mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)中心圆孔半径r在0.08mm～0.2mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其导电浆料(3)为导电银浆、导电银胶、导电铝银浆中的一种。

附图说明

1.图1为一种单光纤共振扫描器件的剖面图。

2.图2为一种单光纤共振扫描器件的侧视图。

3.图3为一种单光纤共振扫描器件实施列图。

具体实施方式

下面结合图3对本发明中描述的一种单光纤共振扫描器件以及其使用方式作进一步详细描述。

一种单光纤共振扫描器件，具体结构如下：采用基于玻璃纤芯的光纤2作为扫描光的出射端，横截面为正方形且边长为1mm的锆钛酸铅棒作为压电陶瓷棒1，棒长2mm。光纤2穿过压电陶瓷棒1中间半径为0.1mm的圆孔并且伸出至顶端与压电陶瓷棒顶端距离10mm处为止。光纤2采用导电银胶3固定在圆孔中心。压电陶瓷棒的侧面四个表面均覆盖有金电极(4-1)，(4-2)，(4-3)，(4-4)且相互不导通。

工作时，在电极4-1,4-3上分别加载20v正弦电压，-20v正弦电压，相对电极4-2，4-4分别空置，导电银胶作为接地端。这样，在锆钛酸铅膜3上与4-1和4-3电极相对应位置加载的反向电压就会产生相反方向的形变，这种相反方向形变最终会推动光纤向同一方向偏离。在周期信号控制下，光纤就实现了沿4-1与4-3方向的线性扫描。

本发明不仅限于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离其主旨的范围内变形结构要素并使其具体实现。此外，通过在上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明方式。

技术特征：

技术总结
一种单光纤共振扫描器件，该扫描器由压电陶瓷棒(1),光传导纤芯(2)，填充的导电浆料(3)，及外层金属电极(4‑1),(4‑2),(4‑3),(4‑4)构成。该装置通过将光纤与微纳工艺制备的压电陶瓷棒集成，通过给外部金属电极加载需要的电信号，可以造成压电薄膜棒的周期性形变，从而实现光纤的振动。该装置通过集成实现了单光纤振动扫描功能，有效降低了振动扫描系统核心元件的尺寸，有利于超精细微纳扫描系统中的应用。

技术研发人员：孟彦龙;李裔;裘燕青
受保护的技术使用者：杭州菲柏斯科技有限公司
技术研发日：2018.12.28
技术公布日：2019.03.29