一种基于压电陶瓷技术的光学相位调谐器的制作方法

本实用新型属于光学成像和光信息处理器件的技术领域，尤其是涉及一种基于压电陶瓷技术的光学相位调谐器。

背景技术：

由于单个望远镜孔径过大给望远镜镜面加工和移动等方面带来了困难，因此很多科研工作者开始了对光学综合孔径技术的研究，这项技术就是用多个小口径的光学镜面或光学系统综合成大口径，通过光路、镜面的调整和相位匹配，使得通过各个子孔径的光在共同焦平面上满足同相位要求，从而实现光场的相干叠加，达到与通光口径相当的单一大口径系统的衍射分辨率。目前光学综合孔径技术已经成为增大望远镜口径、提高望远镜分辨率的一种重要手段。要想得到较高的角分辨率，必须要增加望远镜的孔径。实际上，光学调相器的难点在于相位控制与调谐。因为传统光学调相装置结构相对复杂，制造工艺更加繁琐。

技术实现要素：

本实用新型将压电陶瓷长度电控可调节技术与液体控制技术相结合，设计了一种基于压电陶瓷技术的光学相位调谐器。

本实用新型的一种基于压电陶瓷技术的光学相位调谐器，包括圆环状压电陶瓷、分别设置在圆环状压电陶瓷两端的上盖片和下盖片、填充在圆环状压电陶瓷通孔部分的透明流体材料、用于连接上盖片和圆环状压电陶瓷的弹簧；所述的下盖片通过粘胶与圆环状压电陶瓷下端面连接，从而密封圆环状压电陶瓷通孔下端开口部分，所述的上盖片位于圆环状压电陶瓷的上方，所述的弹簧套设在圆环状压电陶瓷的外表面，弹簧的一端与圆环状压电陶瓷连接，另一端与上盖片连接，弹簧用于连接上盖片和圆环状压电陶瓷，并用于支撑上盖片，上盖片与圆环状压电陶瓷上端面之间存在间隙。

圆环状压电陶瓷通孔部分形成的腔体称作可调流体腔，在可调流体腔内充满透明流体材料，可调流体腔内的流体材料为可调流体柱，设沿圆环状压电陶瓷轴向方向为长度方向，光束沿圆环状压电陶瓷轴向入射可调流体柱，在圆环状压电陶瓷上施加电压，圆环状压电陶瓷的长度随电压控制而发生改变，带动可调流体腔内透明流体在通光方向上的光程或相位发生改变，从而达到光束相位控制目的。

进一步的，所述的圆环状压电陶瓷内外壁涂覆有绝缘层。内壁涂覆有绝缘层可以保护圆环状压电陶瓷内壁不受可调流体腔内流体长时间的侵蚀，外壁涂覆有绝缘层可以保护圆环状压电陶瓷内壁不受外部环境的侵蚀。

进一步的，上盖片与圆环状压电陶瓷端面间隔为0.1-3mm。

有益效果

本实用新型将压电陶瓷长度调控应用于流体控制，且未使用电机等复杂器件，使得制作成本和生产工艺难度都大大降低，是一种结构简单、易于调节、精度高的光学调相器件，具有重要的经济和技术价值，将会在光学成像和光信息处理领域得到广泛的应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中，1、压电陶瓷；2、上盖片；3、下盖片；4、可调流体腔；5、弹簧。

具体实施方式

如图1，一种基于压电陶瓷技术的光学相位调谐器，包括圆环状压电陶瓷1，圆环状压电陶瓷1两端设置有透明的上盖片2和下盖片3，下盖片3用粘胶将圆环状压电陶瓷1下端面密封，圆环状压电陶瓷1的通孔部分作为可调流体腔4，填充透明流体材料，圆环状压电陶瓷1轴向长度是电控可调的，当光束沿陶瓷轴心方向穿越时，该方向上的光程可以调节，由此可形成可调流体柱，所述的光程等于长度乘以折射率。上盖片2与圆环状压电陶瓷1上端面设置一定的间隙,并通过圆环状压电陶瓷1外壁缠绕的弹簧5固定，使上盖片2构成自由端面，同时通过表面张力作用将透明流体材料封存于可调流体腔4内，形成具有“密封端面+相位可调流体柱+自由端面”的结构。上盖片2和下盖片3分别作为光束的输入输出端，沿可调流体腔4轴向传播光束的光程可以随圆环状压电陶瓷1内可调流体柱长度电控调节，在圆环状压电陶瓷1施加电压使其在通光方向上的长度随电压控制而发生改变，带动可调流体腔4内透明流体在通光方向上的光程或相位发生改变，达到光束相位控制目的。套设在圆环状压电陶瓷1外表面的弹簧5一方面使上盖片2固定于弹簧5端面防止上盖面脱落，另一方面使上盖片2与圆环状压电陶瓷1上端面间有间隙，上盖片2与圆环状压电陶瓷1之间的距离具有一定的自由伸缩量。上盖片2与圆环状压电陶瓷1端面间隔为0.1-3mm。根据器件大小的要求，间隔还可以设置的比0.1mm更小，或者比3mm更大。

圆环状压电陶瓷1选用环形压电陶瓷叠堆致动器。圆环状压电陶瓷1电控调节长度范围可达10μm以上，调控精度可达1nm，可调流体腔4内填充有折射率为n的透明流体，根据光程等于可调流体柱长度*折射率n的公式，光程可调范围也大于10μm，对于可见光，波长λ取0.55μm，由此可得本实用新型的光程(光程等于)调节范围约为20λ以上，且调节精度小于0.01λ，可适用于大多数的相位调节场合。环形压电陶瓷叠堆致动器位移分辨率高、响应快、变形大，制造工艺简单成熟，能通过模具注塑加工方法实现大规模生产；一般来讲透明液体介质需不能导电，无腐蚀性，透明度好，液体粘稠度适中，可选取光纤折射率匹配液、匹配膏、甲基硅油200cst、甲基硅油500cst等作为透明流体介质。上下盖片可以选用厚度极薄、透光性好的k9玻璃制作而成，弹簧5可以选取弹性系数适中的精密弹簧、压缩弹簧、橡胶弹簧、不锈钢弹簧等。圆环状压电陶瓷1的内外壁涂覆有10μm级派瑞林绝缘层。