Optická fázová modulace na bázi piezoelektrické keramiky PZT

S technologií výroby a neustálým rozšiřováním aplikací se piezoelektrická keramika PZT široce zapsala do vize lidí a její obliba také stoupá.

Piezoelektrická keramika PZT má inverzní piezoelektrický efekt, to znamená, že mikroposunutí odpovídajícího napěťového signálu může být generováno pod aplikovaným napěťovým signálem a má vlastnosti vysokého rozlišení a mikrosekundové rychlosti odezvy, která splňuje přesnost optické fázové modulace. Piezoelektrický keramický fázový posuvník PZT je také hlavní součástí různých interferometrů a jeho přesnost piezokeramický disk bude přímo ovlivňovat přesnost měření interferometru.

  Podle rozdílu interferenční optické cesty se počet a typy použité piezoelektrické keramiky PZT liší, obecně lze rozdělit na jedno a vícevětvové a podle různých scénářů použití zákazníků bude jádro poskytovat různé řešení s fázovou modulací / fázově posunutou piezoelektrickou keramikou. Když se jako médium šíření světla použije optické vlákno, jako je vláknový diferenciální interferometr, laditelný vláknový laser atd., fáze světla se bude měnit s délkou šíření. Například, když je optické vlákno navinuto na piezoelektrickou keramiku PZT, když je aplikován napěťový signál, piezoelektrická keramika se mírně deformuje, čímž se změní délka a index lomu optického vlákna navinutého na piezoelektrické keramice. Když Piezokeramická válcová trubka prochází periodickou mikrodeformací, periodicky se mění délka vlákna a periodicky se mění i fáze šířícího se světla. Pro tento scénář jsou typy volitelné piezoelektrické keramiky PZT velmi rozmanité, ovlivněné mnoha faktory, jako je velikost, doba zpoždění a způsoby nastavení.

Natahovač z piezoelektrických vláken

Pro tuto situaci lze použít roztahovač vláken, který má dvě verze, obě s drážkou pro navíjení vlákna, vlákno lze přímo navinout do drážky a délka navinutého vlákna může dosáhnout výše 100 metrů. Jeho rozsah posunu je velký a radiální posun může dosáhnout 80 μm, což může výrazně snížit hnací napětí a stále produkovat velký posun. Například při 10V může radiální posun stále dosahovat více než 5μm.

Dutý piezoelektrický keramický blok

Dalším způsobem je použití dutého piezoelektrického keramického svazku, který se deformuje po délce a má ve středu průchozí otvor. Prostřednictvím periodické prodlužovací deformace piezoelektrické keramiky lze periodicky měnit délku šíření světla, čímž se mění fáze světla. Tento druh piezoelektrické keramiky může produkovat posun > 1,5 μm pod napětím 15 V a v podstatě eliminovat negativní účinky způsobené napěťovým signálem.

piezokeramika piezoelektrický měnič má rozměrovou toleranci ±0,01mm a rovinnost až ±5μm, což je velmi vhodné pro fázovou modulaci vláknové optiky a může zaručit přesnost interferometrů.

Frekvence a amplituda výstupní intenzity světla vláknového interferometru mají lineární vztah s frekvencí a velikostí napěťového signálu aplikovaného na piezoelektrickou keramiku PZT. Interferometr využívající dutý piezoelektrický keramický optický fázový modulátor má velmi vysokou citlivost a je velmi vhodný pro sledování zdrojů vibrací ve vnějším prostředí, stejně jako sledování frekvence a amplitudy vibrací zdroje vibrací.

Piezoelektrická keramická trubice ve tvaru trubice

Dalším způsobem je použití piezoelektrických keramických trubic/kroužků. Vyvolává expanzní a kontrakční pohyby v radiálním směru. Působením periodického napěťového signálu vytváří piezoelektrická keramická trubice periodický expanzní pohyb, který způsobuje periodické změny délky a indexu lomu optického vlákna navinutého na povrchu vnějšího průměru, čímž se periodicky mění fáze procházejícího světla.

Piezoelektrické posouvače fáze se používají ve velkoprůměrových interferometrech. Princip je stejný a jsou zde zmíněny i velkoprůměrové interferometry. Pro horizontální horizontální optickou dráhu interferometru Fizeau s velkým průměrem je reflektor, který používá, obecně těžší sférická čočka a proces měření spočívá v nastavení polohy reflektoru. Pro jednu piezoelektrickou keramiku PZT je obtížné splnit požadavky, proto se obecně používá více piezoelektrických keramik PZT uvnitř, rovnoměrně rozmístěných kolem soustředného kruhu.

Interferometry s velkým průměrem mají obecně větší zatížené čočky a vyžadují větší středové průchozí otvory. Pro tento aplikační požadavek může jádro na zakázku navrhnout piezoelektrické posouvače fáze PZT podle struktury interferometru, jako jsou piezoelektrické posouvače fáze řady P77. Má nosnost až 15 kg při umístění na výšku, 5 kg při umístění vodorovně a 10 kg při umístění vzhůru nohama a středový průhledný otvor lze libovolně zvolit od φ36 do φ260 mm a lze jej přizpůsobit pro větší otvory a větší zatížení. V současné době je zdvih standardního produktu 6μm, 20μm, 50μm atd. Tento druh piezoelektrického fázového posuvníku je velmi vhodný pro laserový interferometr, používaný k detekci plochosti čoček atd.