[发明专利]一种基于串联放大机构的超大角行程倾斜镜

说明书

本发明公开了一种基于串联放大机构的超大角行程倾斜镜，该倾斜镜由反射镜面，镜座，连接器，串联放大机构驱动单元和底座组成。串联放大机构驱动单元可将压电陶瓷驱动器或磁致伸缩材料驱动器的位移放大数十倍以上。多路控制信号可同步或分别驱动驱动器，控制反射镜面使输出光束按照目标方向偏转，这种倾斜镜可实现高精度、大角行程(＞1°)的光束偏转。

技术领域

本发明涉及自适应光学倾斜镜的技术领域，特别是一种基于串联放大机构的超大角行程倾斜镜。

背景技术

压电陶瓷倾斜镜凭借其高精度、高分辨力和快响应等优点，被广泛应用于天文望远镜、激光光束控制等应用领域。然而，传统基于压电陶瓷的倾斜镜行程量只有数十微米，因而，由压电陶瓷驱动的倾斜镜角行程较小，一般只有5μrad以下，只能针对较小的光束偏移量进行控制。但实际光轴控制量需求往往较大，如：大型望远镜观测系统，由于系统光轴误差和大气湍流因素的影响，光轴总偏移量一般达到上百μrad甚至更高，因此，通常的实现方法是采用多个光轴校正倾斜镜分级控制，形成粗跟踪，精跟踪等环节，这种做法一方面增加了系统的复杂度，同时，由于引入了多片镜子，也减低了系统的光能利用率和系统使用可靠性。

当然，也存在行程较大的倾斜镜，如基于音圈电机的大行程倾斜镜，虽然这种倾斜镜可以提供较高行程的光轴控制，但这种倾斜镜一般需要进行内闭环控制，而内闭环自身容易受环境因素的影响，如基于电涡流的内闭环容易受外界电磁干扰，电容式的内闭环则容易受环境温度影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对上述问题的大角行程倾斜镜，本发明利用N个柔性位移放大机构串联，将行程只有数十微米的驱动器的位移放大数十倍的驱动单元，解决了相关倾斜镜角行程较小的问题。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于串联放大机构的超大角行程倾斜镜，该倾斜镜由反射镜面1，镜座2，柔性头3，串联放大机构驱动单元4和基底5组成；该倾斜镜的组装方式是：反射镜面1与镜座2胶接，镜座2与4个柔性头3一端螺钉连接；每个柔性头3的另一端与每个串联放大机构驱动单元4螺钉连接，每个串联放大机构驱动单元4的另一端与底座螺钉连接；其中4个串联放大机构驱动单元4与对称正交固定在基底5上，该倾斜镜的工作原理是控制信号分别驱动每个串联放大机构驱动单元4内的高速驱动器401，高速驱动器401位移经串联位移放大机构放大后产生直线位移，通过柔性头3将直线位移转换为偏转运动，最终使反射镜面1发生倾斜运动，从而达到控制入射光束偏摆方向的目的。

其中，所述的串联放大机构驱动单元4采用N个桥式柔性位移放大机构串联而成，桥式位移放大机构与高速驱动器401两端胶结，桥式位移放大机构的位移放大比与刚度应按照实际需求调整。

其中，放置与所述串联放大机构驱动单元4的高速驱动器可采用压电材料或者磁致伸缩材料。

本发明的原理在于：一种基于串联放大机构的超大角行程倾斜镜，该倾斜镜包括一个反射镜面，一个镜座，四个转换器，和四个串联放大机构驱动单元和一个底座组成；所述底座是整个倾斜镜的基底，在倾斜镜工作时需承受串联放大机构驱动单元的反作用力，由一块刚度较好的金属板构成；四个串联放大机构驱动单元正交固定在金属板上，每个串联放大机构驱动单元的行程可达1mm以上；每个串联放大机构驱动单元上均固定有柔性头，柔性头可将串联放大机构驱动单元的直线位移转换为偏转角；四个柔性头与镜座固定，工作过程中镜座直接承受驱动单元的驱动力，镜座应采用比刚度较大的材料，刚度较差的镜座会受力变形导致镜面面形变差，重量过重会因负载较大导致倾斜镜谐振频率降低；反射镜面胶结在镜座上，反射镜面是整个倾斜镜的工作面，反射镜面作为倾斜镜的主要负载，刚度与重量也应适中。