本發(fā)明屬于光學(xué)器件領(lǐng)域，涉及一種單壓電片執(zhí)行器陣列驅(qū)動的變形鏡，用在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)作為波前校正器。

技術(shù)背景

變形鏡作為自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中的波前校正器，通過控制其鏡面形貌對光路中的畸變波前進(jìn)行校正，使系統(tǒng)達(dá)到衍射極限。變形鏡的性能很大程度上決定了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的波前校正能力。各國科研機(jī)構(gòu)投入大量的人力物力研制高性能的變形鏡，目前主要有靜電力驅(qū)動、電磁力驅(qū)動、熱變形驅(qū)動、壓電驅(qū)動等不同驅(qū)動形式的變形鏡。其中壓電驅(qū)動的變形鏡具有頻響高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的壓電變形鏡采用壓電疊堆式執(zhí)行器推動鏡面變形，具有大行程、高頻響、性能穩(wěn)定，但壓電疊堆執(zhí)行器價(jià)格昂貴，限制了其應(yīng)用。中國專利申請200710171222.X披露了一種壓電驅(qū)動的可變形反射鏡，包括底座上面的4個PZT壓電驅(qū)動器，在4個PZT壓電驅(qū)動器上面鍵合了帶有4個支撐柱的硅反射鏡面。其壓電驅(qū)動器是通過切片機(jī)切割而成的陶瓷塊，難以產(chǎn)生很大的位移行程。中國專利申200610167153.0披露了一種壓電厚膜驅(qū)動的微變形鏡，包括致動單元組成的微致動器陣列和鏡面，其中致動單元由硅襯底、帶有上下電極的壓電陶瓷膜和鏈接凸臺組成，在硅襯底背面設(shè)有與壓電陶瓷膜相對應(yīng)的孔。壓電陶瓷膜的厚度10-50微米，鏡面厚度為20-50微米的單晶硅膜片。所述微變形鏡采用微加工方法制備，工藝復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)高性能器件的制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有大行程、低成本、易于制作的單壓電片執(zhí)行器陣列驅(qū)動的變形鏡。

一種單壓電片執(zhí)行器陣列驅(qū)動的變形鏡，其特征在于：包括單壓電片執(zhí)行器陣列、設(shè)置在單壓電片執(zhí)行器陣列上方的鏡面，單壓電片執(zhí)行器陣列包括多個固定于帶通孔的基座上的單壓電片執(zhí)行器，每個單壓電片執(zhí)行器上均連接有支撐鏡面用的連接柱，每個單壓電片執(zhí)行器包括彈性層和壓電層，壓電層的兩面均覆蓋有尺寸略小于壓電層尺寸的電極層。本發(fā)明的單壓電片執(zhí)行器具有行程大、成本低的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生的位移通過連接柱傳遞給鏡面，使整個變形鏡具有行程大、低成本的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步，鏡面表面覆蓋有光學(xué)反射層，用于對光束進(jìn)行校正。

進(jìn)一步，單壓電片執(zhí)行器為圓形結(jié)構(gòu)，壓電層的直徑略小于彈性層直徑。

進(jìn)一步，壓電層設(shè)置在彈性層的上方，或者彈性層設(shè)置在壓電層的上方。

進(jìn)一步，與彈性層接觸的電極層與彈性層連通，并連接于同一根電線上。

進(jìn)一步，連接柱位于單壓電片執(zhí)行器的中心處。

進(jìn)一步，單壓電片執(zhí)行器是蜂窩狀排列或是矩陣式排列。

進(jìn)一步，每個單壓電片執(zhí)行器下面均對應(yīng)一個通孔并且同心設(shè)置，通過彈性層固定于基座上，彈性層的直徑略大于通孔直徑。

本發(fā)明的工作原理：當(dāng)單壓電片執(zhí)行器陣列施加電壓時，單壓電片執(zhí)行器產(chǎn)生離面位移，位移通過固定在單壓電片執(zhí)行器中心的支撐柱傳遞到鏡面，使鏡面產(chǎn)生變形，當(dāng)多個單壓電片執(zhí)行器共同作用時，可使鏡面產(chǎn)生與畸變波前相共軛的形狀，實(shí)現(xiàn)對波前畸變的校正。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.單壓電片執(zhí)行器具有行程大，成本低的優(yōu)點(diǎn)，使整個變形鏡具有大行程、低成本的優(yōu)點(diǎn)。

2.結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明單壓電片執(zhí)行器的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明基座的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)的三維示意圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明：

參見圖1，本實(shí)施例提供的單壓電執(zhí)行器陣列驅(qū)動的變形鏡，包括鏡面1、單壓電片執(zhí)行器陣列、連接柱3和基座4；所述單壓電執(zhí)行器陣列固定于帶通孔41的基座4上，并通過連接柱3支撐鏡面1。所述的單壓電片執(zhí)行器陣列由多個單壓電片執(zhí)行器2組成。每個單壓電片執(zhí)行器2是一圓形結(jié)構(gòu)，包括彈性層22和壓電層21，壓電層21位于彈性層22之下，壓電層21的直徑略小于彈性層22直徑，彈性層22直徑略大于通孔41直徑，彈性層22通過周邊與基座4通過環(huán)氧膠粘接固定。壓電層21覆蓋有上電極層23和下電極層24，電極層23、24尺寸略微小于壓電層21。下電極層24與彈性層22是連通的，各個電極可接在一起，同用一根電線。上電極層23可通過基座4的通孔41引出，各個電極分別控制。每個單壓電執(zhí)行器2的中心都有一根連接柱3，用于連接鏡面1和單壓電片執(zhí)行器2。連接柱3為直徑1毫米、長10毫米的陶瓷柱。鏡面1表面覆蓋光學(xué)反射層12用于對光束進(jìn)行校正。本實(shí)施例中，鏡面1采用直徑75毫米、厚度為200微米的拋光硅片或石英硅片11。

圖2單壓電執(zhí)行器的原理圖，由直徑15毫米、厚100微米的銅片彈性層22和直徑10毫米、厚度80微米的壓電層21粘接而成。壓電層21兩面覆蓋圓形電極層，電極層23、24均為直徑9毫米、厚5微米的銀電極。

圖3所示為基座4，采用鋁合金或石英玻璃制作，直徑75毫米厚度5毫米，中間均勻分布圓形通孔41，通孔41直徑13毫米，通孔41排列方式可以為蜂窩狀排列也可為矩形排列。

單壓電片執(zhí)行器2中的彈性層22和壓電層21上下位置可調(diào)換，圖4為壓電層21在上彈性層22在下的方案，此時壓電層21上電極層從鏡面1與基座4之間引出。與壓電層21在下彈性層22在上的方案比較，電極引出相對困難些。

圖5為本發(fā)明所述19單元單壓電片執(zhí)行器陣列驅(qū)動的變形鏡的三維圖。當(dāng)單壓電片執(zhí)行器陣列施加電壓時，單壓電片執(zhí)行器2產(chǎn)生離面位移，位移通過固定在單壓電片執(zhí)行器2中心的支撐柱3傳遞到鏡面，使變形鏡產(chǎn)生變形，當(dāng)多個單壓電片執(zhí)行器2共同作用時，可是鏡面1產(chǎn)生與畸變波前相共軛的形狀，實(shí)現(xiàn)對波前畸變的校正。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。