Modulazione di fase ottica basata su ceramica piezoelettrica PZT

Con la tecnologia di produzione e la continua espansione delle applicazioni, le ceramiche piezoelettriche PZT sono state ampiamente inserite nella visione delle persone e anche la loro popolarità è in aumento.

Le ceramiche piezoelettriche PZT hanno l'effetto piezoelettrico inverso, ovvero il micro spostamento del segnale di tensione corrispondente può essere generato sotto il segnale di tensione applicato e ha le caratteristiche di alta risoluzione e velocità di risposta di microsecondi, che soddisfa la precisione della modulazione di fase ottica. Lo sfasatore ceramico piezoelettrico PZT è anche il componente principale di vari interferometri e la sua precisione il disco piezoceramico influenzerà direttamente la precisione di misurazione dell'interferometro.

  A seconda della differenza del percorso ottico dell'interferenza, il numero e i tipi di ceramiche piezoelettriche PZT utilizzate sono diversi, generalmente possono essere suddivisi in rami singoli e multi-ramo e, in base ai diversi scenari di utilizzo dei clienti, il nucleo fornirà una varietà di soluzioni ceramiche piezoelettriche a modulazione di fase/sfasamento. Quando la fibra ottica viene utilizzata come mezzo di propagazione della luce, come l'interferometro differenziale in fibra, il laser a fibra sintonizzabile, ecc., la fase della luce cambierà con la lunghezza di propagazione. Ad esempio, quando una fibra ottica viene avvolta su una ceramica piezoelettrica PZT, quando viene applicato un segnale di tensione, la ceramica piezoelettrica viene leggermente deformata, modificando così la lunghezza e l'indice di rifrazione della fibra ottica avvolta sulla ceramica piezoelettrica. Quando il Il tubo cilindrico in ceramica piezoelettrica subisce una microdeformazione periodica, la lunghezza della fibra cambia periodicamente e anche la fase della luce di propagazione cambia periodicamente. Per questo scenario, i tipi di ceramiche piezoelettriche PZT opzionali sono molto diversi, influenzati da molti fattori quali dimensioni, tempo di ritardo e metodi di regolazione.

Allargatore di fibra piezoelettrico

Per questa situazione, è possibile utilizzare l'espansore elasticizzato in fibra, che ha due versioni, entrambe con scanalatura di avvolgimento della fibra, la fibra può essere avvolta direttamente nella scanalatura e la lunghezza della fibra avvolta può raggiungere i 100 metri sopra. Il suo intervallo di spostamento è ampio e lo spostamento radiale può raggiungere 80μm, il che può ridurre notevolmente la tensione di pilotaggio e produrre comunque un ampio spostamento. Ad esempio, a 10 V, lo spostamento radiale può ancora raggiungere più di 5 μm.

Stack ceramico piezoelettrico cavo

Un altro modo è utilizzare una pila ceramica piezoelettrica cava, che si deforma lungo la lunghezza e presenta un foro passante al centro. Attraverso la deformazione periodica dell'allungamento della ceramica piezoelettrica, la lunghezza della propagazione della luce può essere modificata periodicamente, modificando così la fase della luce. Questo tipo di ceramica piezoelettrica può produrre uno spostamento >1,5μm con una tensione di 15 V e sostanzialmente eliminare gli effetti negativi causati dal segnale di tensione.

Il trasduttore piezoelettrico in ceramica piezoelettrica ha una tolleranza dimensionale di ± 0,01 mm e una planarità fino a ± 5 μm, che è molto adatto per la modulazione di fase delle fibre ottiche e può garantire la precisione degli interferometri.

La frequenza e l'ampiezza dell'intensità della luce in uscita dall'interferometro in fibra hanno una relazione lineare con la frequenza e l'ampiezza del segnale di tensione applicato alla ceramica piezoelettrica PZT. Un interferometro che utilizza un modulatore di fase ottico ceramico piezoelettrico cavo ha una sensibilità molto elevata ed è molto adatto per monitorare fonti di vibrazione nell'ambiente esterno, nonché per monitorare la frequenza di vibrazione e l'ampiezza della fonte di vibrazione.

Tubo ceramico piezoelettrico a forma di tubo

Un altro modo è utilizzare tubi/anelli ceramici piezoelettrici. Produce movimenti di espansione e contrazione in direzione radiale. Sotto l'azione del segnale di tensione periodica, il tubo ceramico piezoelettrico produce un movimento di espansione periodico, che fa sì che la lunghezza e l'indice di rifrazione della fibra ottica avvolta sulla superficie del diametro esterno cambino periodicamente, cambiando così periodicamente la fase della luce trasmessa.

Gli sfasatori piezoelettrici vengono utilizzati negli interferometri di grande diametro. Il principio è lo stesso e qui vengono menzionati anche gli interferometri di grande diametro. Per il percorso ottico orizzontale orizzontale di grande diametro dell'interferometro di Fizeau, il riflettore utilizzato è generalmente una lente sferica più pesante e il suo processo di misurazione avviene regolando la posizione del riflettore. È difficile che una singola ceramica piezoelettrica PZT soddisfi i requisiti, quindi generalmente vengono utilizzate più ceramiche piezoelettriche PZT internamente, distribuite uniformemente attorno a un cerchio concentrico.

Gli interferometri di grande diametro generalmente hanno lenti caricate più grandi e richiedono fori passanti centrali più grandi. Per questo requisito applicativo, il nucleo può progettare sfasatori piezoelettrici PZT personalizzati in base alla struttura dell'interferometro, come gli sfasatori piezoelettrici serie P77. Ha una capacità di carico fino a 15 kg se posizionato in posizione verticale, 5 kg se posizionato orizzontalmente e 10 kg se posizionato sottosopra, e l'apertura centrale trasparente può essere selezionata arbitrariamente da φ36 a φ260 mm e può essere personalizzata per aperture più grandi e carichi più grandi. Attualmente, la corsa del prodotto standard è 6μm, 20μm, 50μm, ecc. Questo tipo di sfasatore piezoelettrico è molto adatto per l'interferometro laser, utilizzato per rilevare la planarità delle lenti, ecc.