关于对压电片应用若干问题思索

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1、关于对压电片应用若干问题思索　　【摘要】对于双压电片来说，在其应用上存在大量的问题。特别是变形反射镜设计来说，通常作为波前矫正器，这主要是因为它的结构相对比较简单、而且变形量也较大，耗费成本偏低等，这样一来，可以代替传统变形镜，从而大大降低自适应光学系统成本。为进一步验证双压电片可行性以及反射镜性能，本文是利用20单元试验样镜。而此样镜结构为双层压电陶瓷，而其中一层作为整体离焦电极，主要用于校正大幅值离焦像差。通过试验表明，样镜离焦像差可以获得高达8um以上校正量，此外，也可以适应其它高阶像差，然而，校正能力会因空间频率的持续升高而不断的降低，进而显现出适用于校正低阶像差特

2、性。同时，又对有效孔径下的拟合能力进行详细的探讨和分析。【关键词】双压电片；变形镜设计；应用；问题；探究0.前言6近年来，经过多年不断的努力与发展，市场中出现多种类型变形镜：其中比较常见的变形镜为分离式层叠压电变形镜、基于MEMS的微变形镜、双压电片变形镜。然而，不同的变形镜具有不同的特性，例如：分立式叠放压电变形镜尽管发展相对比较成熟，但由于其工艺相对十分复杂，再加上，制作周期相对较长，结构偏大，因此，不利于系统小型化的发展。尽管MEMS变形镜实现集成化，但由于变形量相对较小，通常用于校正小像差。与前两种变形镜相比较来说，双压电片变形镜的结构相对十分的简单，而且成本消耗也

3、较低，变形量相对较大，所以，得到了广泛的推广和使用。在西方发达国家来说，其双压电片变形镜研究取得较大的进步。然而，在中国，还没有出现关于双压电片研制成功的报道。事实上，我国对于变形镜研究工作起步较晚，到目前为止已经研制出一块样镜，本文主要对样镜性能测试加以深入的探讨和分析，从而更好的解决压电片应用问题。1.双压电片变形镜设计和仿真分析1.1概述双压电片变形镜结构是把两片压电材料按照相反极化发现粘接在一起得到的。但是，因压电材料具有横向逆压电效应，因此，若在极化方向加入电压，便会使压电材料在沿着垂直极化的方向上出现伸展或者是收缩。假设两压电材料伸缩量不相同，那么便会使压电片结

4、构发生不同程度的变形。针对此情况，可以对电压加以控制，或者施加特定边界条件，进而对面形加以有效的控制。在制作双压电片变形镜的过程中，必须要对压电材料的高光学质量进行抛光处理，然而，此项工作的难度相对较大。尽管当前已经对双压电片变形镜结构进行了多次修改，但是，依然很难达到反射镜面的实际要求。61.2各个设计参数在最初设计双压电片的开始阶段，其设计的主要目标为完成对自适应光学实验室光束净化系统。当前，双压电片镜面的孔径为30mm。同时，系统像差通常是因较差尺度低阶像差，在通常情况下，要校正到Zernike的前15项中。然而，当前，我们对低阶校正幅度的要求非常高，尤其是离焦像差，

5、如果选用分立式变形镜，对离焦校正能力是十分有限的，但是，如果改换成双压电片变形镜，那么便能够充分发挥出此点优势。所以，在设计的开始阶段，重点要观察变形量大小。对于分立式电极来说，在划分时，通常要选用扇块形状。有公式证明：单点击在外加单位电压引起变形量和点击面积平方是成正比关系的，由此看来，若单个电极面积不断增大，那么在一定范围内所分布的电极数量相对就会大量的减少，而且空间频率也会大大下降。因此，双电压电片变形镜电极数量越多就会越好。因是第一块样镜，为进一步简化加工工艺，设计人员将其划分成三圈，总共包含19个分立式电极，而每个电极大小都必须遵循空间频率相一致原则。1.3有限元

6、仿真6在各种结构参数确定玩抽，借助有限元软件ALGOR分析性能。这样做的主要目的是要对各个分立电极产生的变形量和影响函数形状加以深入的分析。并且，在建模阶段，设计人员极其忽视粘接层以及电极层，这主要是因为双电压材料比较薄，如果按照实际情况来建模，那么造成有限元件无法进行求解。但是，加载条件却完全按照模拟的情形：玻璃层外圈受到约束，在两层压电材料接地，而对驱动电极施加200伏的电压。2.20单元双压电片变形镜设计结果分析2.1影响函数测量使用连续并且能够调节的高压电源为电极是施加驱动电压，而对于镜面的面形要由数字波干涉仪进行测量。并且，在处理阶段，要利用求差方法，换言之要用在

7、200伏电压下的面形减去不施加电压的面形，便得出具体的数据。此种方法能够消除测量过程中的系统误差的出现。根据电极函数可以得出，对于同一圈的电极影响函数PV与RMS之间的差异都是在可接受范围内，由此得出，双压电片变形镜的一致性相对较好。然而，依然存在其影响函数异常的情况，它的变形量相对较小，这主要是由于压电材料性能不均匀所造成的。除此之外，对于单个电极影响函数PV值来说，除去焦电极之外，误差都是在正负2um之下，这和传统变形镜变形量来说，相对较小，同时，针对对像差幅度偏大的系统都必须要从根本上提高变形量。从整体上来分