مدولاسیون فاز نوری بر اساس سرامیک پیزوالکتریک PZT

با فناوری تولید و گسترش مداوم کاربردها، سرامیک های پیزوالکتریک PZT به طور گسترده ای وارد چشم انداز مردم شده اند و محبوبیت آنها نیز در حال افزایش است.

سرامیک های پیزوالکتریک PZT دارای اثر پیزوالکتریک معکوس هستند، یعنی می توان جابجایی میکرو سیگنال ولتاژ مربوطه را تحت سیگنال ولتاژ اعمال شده ایجاد کرد و دارای ویژگی های وضوح بالا و سرعت پاسخ میکرو ثانیه است که دقت مدولاسیون فاز نوری را برآورده می کند. شیفتر فاز سرامیکی پیزوالکتریک PZT نیز جزء اصلی تداخل سنج های مختلف است و دقت آن دیسک سرامیکی پیزو مستقیماً بر دقت اندازه گیری تداخل سنج تأثیر می گذارد.

  با توجه به تفاوت مسیر نوری تداخل، تعداد و انواع سرامیک های پیزوالکتریک PZT مورد استفاده متفاوت است، به طور کلی می توان آن را به تک شاخه و چند شاخه تقسیم کرد و با توجه به سناریوهای مختلف استفاده از مشتریان، هسته انواع مدولاسیون فاز / محلول سرامیکی پیزوالکتریک تغییر فاز را ارائه می دهد. هنگامی که فیبر نوری به عنوان رسانه انتشار نور مانند تداخل سنج دیفرانسیل فیبر، لیزر فیبر قابل تنظیم و غیره استفاده می شود، فاز نور با طول انتشار تغییر می کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک فیبر نوری بر روی یک سرامیک پیزوالکتریک PZT پیچیده می شود، هنگامی که یک سیگنال ولتاژ اعمال می شود، سرامیک پیزوالکتریک کمی تغییر شکل می دهد، در نتیجه طول و ضریب شکست فیبر نوری زخم روی سرامیک پیزوالکتریک تغییر می کند. زمانی که لوله سیلندر سرامیکی پیزو تحت ریزتغییر شکل دوره ای قرار می گیرد، طول فیبر به طور دوره ای تغییر می کند و فاز انتشار نور نیز به صورت دوره ای تغییر می کند. برای این سناریو، انواع سرامیک های پیزوالکتریک PZT اختیاری بسیار متنوع هستند که تحت تأثیر عوامل زیادی مانند اندازه، زمان تاخیر و روش های تنظیم قرار می گیرند.

برانکارد فیبر پیزوالکتریک

برای این وضعیت می توان از فیبر استرچ منبسط کننده استفاده کرد که دارای دو نسخه است، هر دو با شیار سیم پیچ فیبر، فیبر را می توان مستقیماً در شیار پیچاند و طول الیاف زخم می تواند به 100 متر بالا برسد. محدوده جابجایی آن بزرگ است و جابجایی شعاعی می تواند به 80μm برسد که می تواند ولتاژ محرک را تا حد زیادی کاهش دهد و همچنان جابجایی زیادی ایجاد کند. به عنوان مثال، در ولتاژ 10 ولت، جابجایی شعاعی همچنان می تواند به بیش از 5 میکرومتر برسد.

پشته سرامیکی پیزوالکتریک توخالی

راه دیگر استفاده از پشته سرامیکی پیزوالکتریک توخالی است که در طول آن تغییر شکل می‌دهد و در مرکز آن سوراخی وجود دارد. از طریق تغییر شکل طول دوره ای سرامیک پیزوالکتریک، طول انتشار نور را می توان به طور دوره ای تغییر داد و در نتیجه فاز نور را تغییر داد. این نوع سرامیک پیزوالکتریک می تواند جابجایی> 1.5μm را تحت ولتاژ 15 ولت ایجاد کند و اساساً اثرات منفی ناشی از سیگنال ولتاژ را از بین ببرد.

مبدل پیزوالکتریک سرامیک پیزو دارای تحمل ابعادی ± 0.01 میلی متر و صافی تا ± 5 میکرومتر است که برای مدولاسیون فاز فیبر نوری بسیار مناسب است و می تواند دقت تداخل سنج ها را تضمین کند.

فرکانس و دامنه شدت نور خروجی تداخل سنج فیبر یک رابطه خطی با فرکانس و بزرگی سیگنال ولتاژ اعمال شده به سرامیک پیزوالکتریک PZT دارد. تداخل سنج با استفاده از مدولاتور فاز اپتیکال پیزوالکتریک سرامیکی توخالی دارای حساسیت بسیار بالایی است و برای نظارت بر منابع ارتعاش در محیط خارجی و همچنین نظارت بر فرکانس ارتعاش و دامنه منبع ارتعاش بسیار مناسب است.

لوله سرامیکی پیزوالکتریک لوله شکل

راه دیگر استفاده از لوله/حلقه سرامیکی پیزوالکتریک است. حرکات انبساط و انقباض را در جهت شعاعی ایجاد می کند. تحت عمل سیگنال ولتاژ تناوبی، لوله سرامیکی پیزوالکتریک یک حرکت انبساط دوره ای ایجاد می کند که باعث می شود طول و ضریب شکست فیبر نوری زخم شده در سطح قطر خارجی به طور دوره ای تغییر کند و در نتیجه به طور دوره ای فاز نور ارسالی را تغییر دهد.

شیفترهای فاز پیزوالکتریک در تداخل سنج های با قطر زیاد استفاده می شود. اصل یکسان است و تداخل سنج های با قطر بزرگ نیز در اینجا ذکر شده است. برای مسیر نوری افقی افقی با قطر بزرگ تداخل سنج فیزو، بازتابنده ای که استفاده می کند به طور کلی یک لنز کروی سنگین تر است و فرآیند اندازه گیری آن با تنظیم موقعیت بازتابنده است. برای یک سرامیک پیزوالکتریک PZT سخت است که الزامات را برآورده کند، بنابراین به طور کلی از سرامیک های پیزوالکتریک PZT متعدد به صورت داخلی استفاده می شود که به طور مساوی در اطراف یک دایره متحدالمرکز توزیع شده اند.

تداخل سنج‌های با قطر بزرگ معمولاً دارای عدسی‌های باردار بزرگ‌تر هستند و به سوراخ‌های مرکزی بزرگ‌تری نیاز دارند. برای این نیاز کاربردی، هسته می تواند شیفترهای فاز پیزوالکتریک PZT را با توجه به ساختار تداخل سنج طراحی کند، مانند شیفترهای فاز پیزوالکتریک سری P77. ظرفیت باربری آن تا 15 کیلوگرم در حالت عمودی، 5 کیلوگرم در صورت قرار دادن افقی، و 10 کیلوگرم در حالت وارونه است، و دیافراگم شفاف مرکزی را می توان به طور دلخواه از φ36 تا φ260 میلی متر انتخاب کرد و می تواند برای دیافراگم های بزرگتر و بارهای بزرگتر سفارشی شود. در حال حاضر، سکته مغزی محصول استاندارد 6μm، 20μm، 50μm و غیره است. این نوع شیفتر فاز پیزوالکتریک برای تداخل سنج لیزری بسیار مناسب است، برای تشخیص صافی لنزها و غیره استفاده می شود.