Пьезоэлектрический модулятор светового луча Советский патент 1986 года по МПК G02B26/00 

1C

00

00

о tc

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к пьезоэлектрическим модуляторам света, и может быть использовано для осуществления прецизионных линейных перемещений в оптико-механических и оптико-электронных приборах, в частности в фотоэлектрических интерферометрах.

Цель изобретения - повышение точности плоскопараллельного перемещения.

На фиг,1 представлен пьезоэлектрический модулятор, сечение,; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Пьезоэлектрический модулятор светового луча содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из набора колец, меяоду которыми зажаты по периметру стяяшь1ми винтами 2 плоские упругие мембраны 3 и 4 с концентрично закрепленными на них с обеих сторон кольцевыми пьезопреобразователями5 и 6,- например, из пьезокерамики ЦТБС-3. Причем ме}кду электродами пьезопреобразователей 5 и 6 метал.лическими мембранами 3 и 4 обеспечивается электрическийконтакт. В центральном отверстии мембраны 3 установлено основание 7 с оптическим элементом 8. Основание закреплено на мембране с помощью стяжной гайки 9, В нем выполнено резьбовое отверстие 10. В центральном отверстии мембраны 4 закреплен посредством гайки 11 што 12 в виде винта, конец которого сопряжен с резьбовым отверстием 10 основания 7. Внешние электроды пьезопреобразователей 5 и 6 снабжены провЪдниками, выведенными через отверстия 13 в корпусе 1 и подключенными к выводу источника 14 управляющего напряжения, другой вывод которого соединен с корпусом 1. Направление поляризации пьезокерамических пре, образователей показано стрелками Р. Пьезоэлектрический модулятор работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения от источника 14- на пьезопреобразователи 5 и 6 они изгибаются с максимумом в центре. Направление прогиба зависит от полярности приложенного напряжения При этом происходит перемещение вдоль оси модулятора штока 12 с основанием 7 и оптическим элементом В. При выключении напряжения система под действием упругих

сил мембран 3 и 4 возвращается в исходное положение. При подключении

переменного управляющего напряжения оптический элемент совершает колеба. ния по оси модулятора, причем максимальная амплитуда колебаний наблю- дается на собственной резонансной частоте, когда амплитуда колебаний оптического элемента в 8-15 превыша0ет амплитуду нерезонансных колебаний. При ввертьшании или вывертывании винта штока 12 с последующей фиксацией гайкой 11 изменяется расстояние между центрами мембран 3 и 4, создавая пред5варительньй изгиб, что вызывает изменение жесткости подвижной системы и, Соответственно, изменение частоты собственного механического резонанса.Таким образом осуществляется регулировка мо 0дулятора на заданную частоту модуляции. Работа на частоте собственного резонанса позволяет повысить эффективность и снизить управляющие напряжения. Кроме того, предварительньш вза5имно противоположньй прогиб упругих мембран позволяет скомпенсировать влияние температурных погрешностей пьезоэлементов. так как прогибы преобразователей 5 и 6 под воздействие темпе0ратуры направлены противоположно (дифференциальная схема включения). Для увеличения тягового усилия пьезоэл ктрического модулятора можно каскадно наращивать количество пьезопреобразователей, подключая их параллельно.

5

Формула изобретения

Пьезоэлектрический модулятор свето0вого луча, содержащий корпус, закрепленный в нем пружинньй элемент, с которым связаны кольцевые пьезопреобразователи н оптический элемент,о тличающийся тем, что, с це5лью повьщ1ения точности плоскопараллельного перемещения, пружинный элемент вьшолнен в виде параллельно размещенных плоских мембран с центральными отверстиями, закрепленных по периметру в корпусе, при этом в центральном отверстии одной мембраны закреплено основание с оптическим элембтн- том, в другом установлен с возможностью вращения шток в виде винта,сопряженно5го своим концом с резьбовым отверстием ,

1 выполненным в основании,а кольцевые пьезопреобразователи закрепленысоос. но штоку с обеих сторон каждой мембраны.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для осуществления прецизионных линейных перемещений в оптических устройствах. Цель изобретения - повышение точности плоскопараллельного перемещения. В цилиндрическом корпусе 1 по периметру закреплены плоские упругие мембраны 3 и 4 с кoнцeнfpичнo размещенными на них с обеих сторон кольцевыми пьезопреобразователями 5, 6, колебания которых вдоль оси модулятора- передаются через шток 12 и основание 7 оптическому элементу 8. Регулировка модулятора на определенную частому модуляции осуществляется вращением винта штока 12, вызывающим изменение частоты собственного механического резонанса системы. 2 ил. О)