[发明专利]一种单光纤共振扫描器件

说明书

一种单光纤共振扫描器件，该扫描器由压电陶瓷棒(1),光传导纤芯(2)，填充的导电浆料(3)，及外层金属电极(4‑1),(4‑2),(4‑3),(4‑4)构成。该装置通过将光纤与微纳工艺制备的压电陶瓷棒集成，通过给外部金属电极加载需要的电信号，可以造成压电薄膜棒的周期性形变，从而实现光纤的振动。该装置通过集成实现了单光纤振动扫描功能，有效降低了振动扫描系统核心元件的尺寸，有利于超精细微纳扫描系统中的应用。

技术领域

一种单光纤扫描器件，属于光纤领域，特别是可用于扫描、成像的光纤装置。

背景技术

光纤是一种重要的光波导器件，应用光纤对于光源出射光进行导向或收集光纤端的图像信息是光纤应用的两个重要方面，比如医疗用内窥镜系统、激光投影系统等。通常完整纤芯直径在几十微米到上百微米不等，为了形成具有一定尺寸的光源出射面或图像采集端，大多采用光纤集束的形式来扩大光纤端面面积，从而增大信息采集面。这种光纤应用方式难以完全发挥光纤的优势，不仅所形成的端面有限，而且尺寸也难以降低。

通过将光纤与具有振动特性的压电器件整合，实现光纤的振动扫描是光纤应用的一个重要突破。发展至今，市场上也涌现出许多基于这一理念实现的光纤扫描系统。目前，基于光纤的扫描器件多采用具有可控振动器件与光纤进行绑定制备而成，例如压电陶瓷片、压电陶瓷柱以及压电陶瓷管等。所有这类可控振动器件大都具有独立的结构，因而与光纤组合成具有扫描功能的系统多采用器件之间的高温键合、粘合等工艺来实现系统组装。一方面这种毫米尺寸下器件的组装工艺难度较大，另一方面基于此类组装工艺实现的光纤扫描系统受到可控振动器件的尺寸限制，难以做到与光纤相比拟的尺寸。

为此，本发明提出一种单光纤共振扫描器件，该器件采用模块集成的方式，而非传统的振动元器件所采用多个压电模块绑定的形式来制备压电控制单元，通过集成的压电陶瓷棒与光纤，能够实现器件的最小化。

发明内容

在本发明中针对现有技术存在的问题提出了一种单光纤共振扫描器件，通过微纳工艺获得的压电陶瓷棒与光纤集成制备，最低限度的实现具有扫描功能的光纤扫描系统。

一种单光纤共振扫描器件，其特征在于包含了压电陶瓷棒(1),光传导纤芯(2)，填充的导电浆料(3)，及外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)。光传导纤芯(2)穿过压电陶瓷棒(1)中心半径为R的圆孔并用导电浆料(3)填充固定，外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)分布在压电陶瓷棒(1)的四个侧面并互相绝缘。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其光传导纤芯(2)为由玻璃光芯和包层构成的传统结构光纤、塑料光纤、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)中的一种。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其光传导纤芯(2)顶端距离压电陶瓷棒(1)的长为l₁，且l在1mm～20mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其外层金属电极(4-1),(4-2),(4-3),(4-4)为金、银、镍、铝、铜、铁、铂、钴、钛、钨、钼以及由上述材料构成合金材料中的一种或多种复合层。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)为锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌锌酸铅钛酸铅、铌镍酸铅钛酸铅中的一种。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)的横截面是边长为a的正方形，且a在0.5mm～2mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)的长为l₂，且l₂在1mm～10mm之间。

作为优选，上述的一种单光纤共振扫描器件，其压电陶瓷棒(1)中心圆孔半径R在0.08mm～0.2mm之间。