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基于位移放大机构的压电快速反射镜设计

2021-10-12刘重飞贾建军戴箭胜

上海交通大学学报 2021年9期

谢 永,刘重飞,贾建军,2,戴箭胜

(1.中国科学院 上海技术物理研究所,上海 200083;2.中国科学院大学,北京 100049)

在现代空间探测工程、激光通信、工业与医疗设备等与国民经济重大相关的课题中,光束的精密指向、跟踪与稳定技术已成为系统不可缺少的重要组成部分.尤其在大气光学应用领域,必须要求光学系统能够精确快速地控制光束的指向,以补偿大气扰动、载体振动共同引起的光束偏转[1-2].

快速反射镜(FSM,以下简称快反镜)是空间光通信、自适应光学等领域的关键器材之一,用于在目标和接收器之间调整光束方向.随着实际应用需求的多样化,现有的小转角快反镜已经难以满足高端技术领域的需求.国外对于快反镜的研究起步很早,技术相对成熟,已经形成商业化产品.德国普爱纳米位移技术公司作为压电陶瓷驱动领域的先驱,其研发的直驱式S-330系列快反镜应用十分广泛,但其偏转范围略小,仅为10 mrad,而S-335型快反镜偏转范围可达35 mrad,线性度为0.05%,重复性为 1 μrad.美国Ball Aerospace & Technologies公司数十年来已生产出不同规格的一系列音圈驱动快反镜,覆盖大部分航空航天方面的需求[3].麻省理工学院研制的先进快反镜,采用自制音圈电机作为驱动元件,可实现±3.5 mrad的偏转角度[4].在国内也有多家单位,如成都光电技术研究所、长春光学精密机械与物理研究所、哈尔滨工业大学、华中科技大学等对快反镜进行了深入的研究,取得了较好的成果[5-7].华中科技大学研制的二维音圈电机驱……

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