Optička fazna modulacija na bazi PZT piezoelektrične keramike

S proizvodnom tehnologijom i kontinuiranim širenjem primjene, PZT piezoelektrična keramika široko je ušla u viziju ljudi, a njihova popularnost također raste.

PZT piezoelektrična keramika ima inverzni piezoelektrični učinak, to jest, mikropomak odgovarajućeg naponskog signala može se generirati pod primijenjenim naponskim signalom, a ima karakteristike visoke razlučivosti i mikrosekundne brzine odziva, što zadovoljava točnost optičke fazne modulacije. PZT piezoelektrični keramički pomicač faze također je glavna komponenta raznih interferometara, a njegova točnost piezo keramički disk izravno će utjecati na točnost mjerenja interferometra.

  Prema razlici interferencijskog optičkog puta, broj i tipovi PZT piezoelektrične keramike koji se koriste su različiti, općenito se mogu podijeliti na jednostruke i višestruke, a prema različitim scenarijima korištenja kupaca, jezgra će pružiti različitu faznu modulaciju / fazno pomaknutu piezoelektričnu keramičku otopinu. Kada se optičko vlakno koristi kao medij za širenje svjetlosti, kao što je diferencijalni interferometar s vlaknima, podesivi laser s vlaknima itd., faza svjetlosti mijenjat će se s duljinom širenja. Na primjer, kada je optičko vlakno namotano na PZT piezoelektričnu keramiku, kada se primijeni naponski signal, piezoelektrična keramika se lagano deformira, čime se mijenja duljina i indeks loma optičkog vlakna namotanog na piezoelektričnu keramiku. Kada je piezo keramička cilindrična cijev podvrgava se periodičnoj mikrodeformaciji, dužina vlakna se periodički mijenja, a faza svjetlosti koja se širi također se periodički mijenja. Za ovaj scenarij, tipovi dodatne PZT piezoelektrične keramike su vrlo raznoliki, a na njih utječu mnogi čimbenici kao što su veličina, vrijeme odgode i metode podešavanja.

Istezač piezoelektričnih vlakana

Za ovu situaciju može se koristiti rastezljivi ekspander vlakana, koji ima dvije verzije, obje s utorom za namotavanje vlakana, vlakno se može izravno namotati u utor, a duljina namotanog vlakna može doseći 100 metara iznad. Njegov raspon pomaka je velik, a radijalni pomak može doseći 80 μm, što može uvelike smanjiti pogonski napon i još uvijek proizvesti veliki pomak. Na primjer, pri 10 V, radijalni pomak još uvijek može doseći više od 5 μm.

Šuplji piezoelektrični keramički niz

Drugi način je korištenje šupljeg piezoelektričnog keramičkog steka, koji se deformira po dužini i ima prolaznu rupu u sredini. Kroz periodičku elongacijsku deformaciju piezoelektrične keramike, duljina širenja svjetlosti može se periodički mijenjati, čime se mijenja faza svjetlosti. Ova vrsta piezoelektrične keramike može proizvesti pomak >1,5 μm pod naponom od 15 V i u osnovi eliminirati negativne učinke uzrokovane naponskim signalom.

piezo keramički piezoelektrični pretvornik ima dimenzijsku toleranciju od ±0,01 mm i ravnost do ±5 μm, što je vrlo pogodno za faznu modulaciju optičkih vlakana i može jamčiti točnost interferometara.

Frekvencija i amplituda intenziteta izlazne svjetlosti vlaknastog interferometra imaju linearni odnos s frekvencijom i veličinom naponskog signala primijenjenog na PZT piezoelektričnu keramiku. Interferometar koji koristi šuplji piezoelektrični keramički optički fazni modulator ima vrlo visoku osjetljivost i vrlo je pogodan za praćenje izvora vibracija u vanjskom okruženju, kao i za praćenje frekvencije i amplitude vibracija izvora vibracija.

Piezoelektrična keramička cijev u obliku cijevi

Drugi način je korištenje piezoelektričnih keramičkih cijevi/prstenova. Stvara pokrete širenja i skupljanja u radijalnom smjeru. Pod djelovanjem periodičkog naponskog signala, piezoelektrična keramička cijev proizvodi periodično kretanje širenja, što uzrokuje periodičku promjenu duljine i indeksa loma optičkog vlakna namotanog na površini vanjskog promjera, čime se periodički mijenja faza propuštene svjetlosti.

Piezoelektrični pomicači faze koriste se u interferometrima velikog promjera. Princip je isti, a ovdje se spominju i interferometri velikog promjera. Za vodoravni vodoravni optički put velikog promjera Fizeauovog interferometra, reflektor koji koristi općenito je teža sferična leća, a proces mjerenja je podešavanjem položaja reflektora. Teško je da jedna PZT piezoelektrična keramika ispuni zahtjeve, pa se općenito više PZT piezoelektričnih keramika koristi interno, ravnomjerno raspoređenih oko koncentričnog kruga.

Interferometri velikog promjera općenito imaju veće opterećene leće i zahtijevaju veće središnje prolazne rupe. Za ovaj zahtjev aplikacije, jezgra može prilagoditi dizajn PZT piezoelektričnih faznih mjenjača prema strukturi interferometra, kao što su piezoelektrični fazni mjenjači serije P77. Ima nosivost do 15 kg kada se postavi uspravno, 5 kg kada se postavi vodoravno i 10 kg kada se postavi naopako, a središnji prozirni otvor može se proizvoljno odabrati od φ36 do φ260 mm, te se može prilagoditi za veće otvore i veća opterećenja. Trenutno je hod standardnog proizvoda 6 μm, 20 μm, 50 μm, itd. Ova vrsta piezoelektričnog faznog pomicača vrlo je prikladna za laserski interferometar, koji se koristi za otkrivanje ravnosti leća itd.