光学精密平移器

　　引言

　　随着现代科学技术的发展，产生了各种干涉仪及激光器，因此对推动光学元件或机械零部件作精密平移的平移精度提出了更高的要求，例如:法布里一拍罗干涉中的标准具、激光腔内调焦矩似及任何干涉仪及光学仪器内需要产生精密平移的标准具等。我们过去已研制成功的产品—压电微位移驱动器，可以作微米级及亚微米级的精密平移，但不足之处是这种单个微位移驱动器在平移过程中仍要发生一定的倾斜，对平移精度高的仪器其应用效果就不很理想了。有人曾采用一个管状的压电陶瓷作为驱动元件，在外加电压下驱动光学透镜产生平移，由于压电陶瓷管质量不均匀等造成了平移过程中较大的倾斜误差，其实际使用效果也不很好。国外，例如美国另urle馆h公司和西德PI公司早有光学精密平移器商品出售，价格昂贵，一套这种器件需几千美元。

　　为此，我们研制了倾斜误差小，响应速度快，以及平移范围宽的几种光学精密平移器，该器件是由光学精密平移器和位移平衡调节控制电路两部分组成的。

　　1精平移器的结构及工作原理

　　精平移器的基本结构是由三个变形量一致的压电微位移驱动器元件1和两个带孔的基板2，3，保护罩4和插座5组成的(图1)。3固定于基座，2上面可粘接上透射或反射的光学件并与2一起由三个驱动器产生所需的平移。

　　众所周知，微位移驱动器是根据压电陶瓷的逆压电效应特性制作的。单片压电陶瓷的变形量为:

　　根据这一原理，我们选用三组性能相同且片数相等的压电陶瓷片，粘成三个高度一致的微位移驱动器，然后将这三个驱动器按等边三角形均布，粘接在上下两个带孔的光学基板2和3之间，使三个驱动器和两个光学基板成为一体。根据三点确定一个平面的原理，三个驱动器使光学基板2的平移得到一定的保证。为使平移精度进一步提高，我们增加了一个自行研制的位移平衡装置，它是使三个驱动器的位移量进一步同步，这样便可大大提高精密平移的精度。图2是我们研制的几种精平移器和其位移平衡装置。

　　2精平移器的性能检测

　　2.1变形量及滞后

　　我们用占一V测试仪检测精平移器的变形量及滞后量。测试仪的组成部分如图3所示，被测的精平移器1放置于小平台2上，精平移器上放一块平板玻璃4，测头3对准精平移器的中心，循环高压电源在施加给精平移器高压的同时产生几伏的微电压，输入函数记录仪的X端，测头测得变形量后即把机械量转换成电量并输入函数记录仪的Y端，记录仪即可描绘出精平移器的变形曲线()。