Оптична фазова модуляція на основі п'єзокераміки PZT

Завдяки технології виробництва та постійному розширенню сфери застосування п’єзоелектрична кераміка PZT широко ввійшла в поле зору людей, і її популярність також зростає.

П'єзоелектрична кераміка PZT має зворотний п'єзоелектричний ефект, тобто мікрозсув відповідного сигналу напруги може бути створений під прикладеним сигналом напруги, і вона має характеристики високої роздільної здатності та мікросекундної швидкості відгуку, що відповідає точності оптичної фазової модуляції. П'єзоелектричний керамічний фазовращатель PZT також є основним компонентом різних інтерферометрів, і його точність п'єзокерамічний диск безпосередньо впливатиме на точність вимірювання інтерферометра.

  Відповідно до різниці інтерференційного оптичного шляху, кількість і типи використовуваної п’єзоелектричної кераміки PZT відрізняються, загалом їх можна розділити на одно- та багатогалужну, і відповідно до різних сценаріїв використання замовників, ядро ​​забезпечить різноманітну фазову модуляцію / фазовий зсув п’єзоелектричного керамічного рішення. Якщо оптичне волокно використовується як середовище розповсюдження світла, наприклад волоконний диференціальний інтерферометр, регульований волоконний лазер тощо, фаза світла змінюватиметься разом із довжиною розповсюдження. Наприклад, коли оптичне волокно намотується на п’єзокераміку PZT, коли подається сигнал напруги, п’єзокераміка трохи деформується, тим самим змінюючи довжину та показник заломлення оптичного волокна, намотаного на п’єзокераміку. Коли П'єзокерамічна циліндрична труба зазнає періодичної мікродеформації, довжина волокна періодично змінюється, а також періодично змінюється фаза світла, що поширюється. Для цього сценарію типи додаткової п’єзоелектричної кераміки PZT дуже різноманітні, на що впливає багато факторів, таких як розмір, час затримки та методи регулювання.

Розтягувач п'єзоелектричного волокна

Для цієї ситуації можна використовувати волоконний розширювач, який має дві версії, обидві з канавкою для намотування волокна, волокно можна намотувати безпосередньо в канавку, а довжина намотаного волокна може досягати 100 метрів вище. Його діапазон зміщення великий, а радіальне зміщення може досягати 80 мкм, що може значно зменшити рушійну напругу та все ще створити велике зміщення. Наприклад, при 10 В радіальне зміщення все ще може досягати більше 5 мкм.

Порожнистий п'єзоелектричний керамічний стек

Інший спосіб - використання порожнистої п'єзоелектричної керамічної стопки, яка деформується по довжині і має наскрізний отвір у центрі. Завдяки періодичній деформації подовження п’єзоелектричної кераміки довжина поширення світла може періодично змінюватися, тим самим змінюючи фазу світла. Цей вид п’єзоелектричної кераміки може створювати зсув >1,5 мкм під напругою 15 В і в основному усуває негативні ефекти, викликані сигналом напруги.

П'єзоелектричний перетворювач із п'єзокераміки має допуск на розміри ±0,01 мм і площинність до ±5 мкм, що дуже підходить для фазової модуляції волоконної оптики та може гарантувати точність інтерферометрів.

Частота та амплітуда інтенсивності вихідного світла волоконного інтерферометра мають лінійну залежність від частоти та величини сигналу напруги, що подається на п’єзоелектричну кераміку PZT. Інтерферометр, що використовує порожнистий п'єзоелектричний керамічний оптичний фазовий модулятор, має дуже високу чутливість і дуже підходить для моніторингу джерел вібрації в зовнішньому середовищі, а також для моніторингу частоти та амплітуди вібрації джерела вібрації.

Трубчаста п'єзоелектрична керамічна трубка

Інший спосіб - використання п'єзоелектричних керамічних трубок/кілець. Виробляє рухи розширення і звуження в радіальному напрямку. Під дією періодичного сигналу напруги п'єзоелектрична керамічна трубка виробляє періодичний рух розширення, який змушує довжину та показник заломлення оптичного волокна, намотаного на поверхню зовнішнього діаметра, періодично змінюватися, тим самим періодично змінюючи фазу світла, що проходить.

П'єзоелектричні фазообертачі використовуються в інтерферометрах великого діаметра. Принцип той самий, і тут також згадуються інтерферометри великого діаметру. Для горизонтального горизонтального оптичного шляху великого діаметру інтерферометра Фізо рефлектор, який він використовує, зазвичай є важчою сферичною лінзою, а процес її вимірювання полягає в регулюванні положення рефлектора. Важко, щоб одна п’єзокераміка PZT відповідала вимогам, тому зазвичай використовується кілька п’єзокерамік PZT, рівномірно розподілених навколо концентричного кола.

Інтерферометри великого діаметру зазвичай мають більші навантажені лінзи та вимагають більших центральних наскрізних отворів. Для цієї вимоги застосування ядро ​​може розробляти на замовлення п’єзоелектричні фазовращатели PZT відповідно до структури інтерферометра, наприклад п’єзоелектричні фазообертачі серії P77. Він має вантажопідйомність до 15 кг у вертикальному положенні, 5 кг у горизонтальному розміщенні та 10 кг у перевернутому стані, а центральний прозорий отвір можна довільно вибрати від φ36 до φ260 мм і налаштувати для більших отворів і великих навантажень. В даний час хід стандартного виробу становить 6 мкм, 20 мкм, 50 мкм і т. д. Цей вид п’єзоелектричного фазовращателя дуже підходить для лазерного інтерферометра, який використовується для визначення площинності лінз тощо.