光是一種電磁波，電磁波具有幅度、頻率、相位等特點，通過調節電磁波的這三種特性，可以表達不同的狀態，通常稱為調幅、調頻、調相。

光學科學與許多學科相關，包括天文學、各種工程領域、攝影和醫學（尤其是眼科和驗光儀，稱為生理光學）。在各種技術和日常物體中也都可以找到光學的實際應用，包括鏡片、鏡頭、望遠鏡、顯微鏡、激光器和光纖等。

在各種光學的應用中，想利用光達到應用的目的，就需要對光進行控制，包括方向、相位等。而這些調整控制，都需要相應的調整工具。并且，因光的波長一般在微米、納米間，因此對光的參數調整，通常要求非常高的精度。

芯明天專注于壓電納米運動與控制系統，專為高精度的運動控制提供解決方案。在光路調整中，可以選擇芯明天的哪些壓電微納米運動產品？

一、光路的方向控制（光路偏轉）

光路的方向是指光傳輸的方向，光路的方向控制是指改變光的傳輸方向。可以選擇以下幾種產品對光路的方向進行調節。

壓電偏轉鏡應用于快速光路偏轉

芯明天壓電偏轉鏡內部采用差分控制方式，驅動內部壓電陶瓷以推拉形式運動，使得壓電偏轉鏡的移動平面產生偏轉運動。它的特點是偏轉速率快、偏轉分辨率高，分別可達毫秒量級、納弧度量級。

芯明天壓電偏轉鏡可產生θx、θy兩軸偏轉運動，也可選配Z向直線運動。運動效果如下所示。

壓電偏轉鏡的特點使其非常適用于光路的方向控制，且它的反應迅速，使得它的應用范圍非常廣泛，從科研到工業，再到宇航，都有壓電偏轉鏡的身影。例如，在科研的激光光路穩定實驗中光路的控制，工業應用里激光加工中光路的控制，宇航中的激光通信、圖像穩定的光路控制等。

型號舉例

型號	類型	偏轉范圍	分辨率
P32	三維運動	0~15mrad0~55μm	0.05~0.4μrad0.5~2nm
P33	多功能型	0~10mrad	0.02~0.3μrad
P34	大負載型	0~5.6mrad	0.1~0.2μrad
P35	大角度型	0~43mrad	0.3~1.2μrad
P35A	大角度型	0~43mrad	0.4~1.2μrad
S22	θx偏轉	0~3mrad	0.03~0.08μrad
S23	中空型三維運動	0~1.5mrad0~10μm	0.02μrad0.08nm
S30	高動態	0~3mrad	0.02~0.1μrad
S34	大負載	0~2.5mrad	0.02~0.07μrad
S37	抗振型	0~13.5mrad	0.03~0.35μrad
S38	小體積	0~2.4mrad	0.01~0.07μrad
XD304	高動態	0~2.4mrad	0.01~0.07μrad

芯明天已為多顆衛星提供壓電偏轉鏡及低功耗、小體積板卡式控制系統，其中有搭載激光通信系統的低軌衛星、搭載激光通信系統的高軌衛星、搭載成像儀的低軌衛星、搭載磁象儀的低軌衛星、搭載導航系統的高軌衛星以及其他商業衛星等。芯明天已形成涵蓋工業級、軍品級、宇航級多個系列的高可靠性壓電偏轉鏡與驅動控制產品。

壓電偏擺臺應用于光路偏轉

壓電偏擺臺的原理與壓電偏轉鏡的原理基本相同，但兩者間的外觀不太相同。壓電偏擺臺是專為面積較大的反射或透射鏡片而設計。它具有中心通孔，且孔徑較大，可達96mm×96mm，可帶載的鏡片尺寸達110mm×110mm。

壓電偏擺臺的運動軸為θx、θy，偏轉行程一般約為2mrad。壓電偏擺臺也可選擇Z向運動。它的運動效果如下所示。

壓電偏擺臺非常適用于遠距離激光合束對準應用，可將對準分辨率保持在0.01秒。

壓電偏擺臺的出廠前測試

型號舉例

型號	運動軸	行程范圍	承載能力	分辨率
S51.ZT1	θxθyZ	0~2.2mrad0~100μm	1kg	0.05~0.25μrad4~7nm
S51.ZT1-C1	θxθyZ	0~2.2mrad0~110μm	2.5kg	0.05~0.25μrad4~7nm
S51.ZT2-C1	θxθyZ	0~4mrad0~240μm	1.5kg	0.06~0.15μrad2~7nm
S54	θxθy	0~2mrad	1kg	0.05~0.25μrad

二維偏轉壓電鏡架應用于自動光路偏轉

二維偏轉壓電鏡架的偏轉動作是基于兩支壓電螺釘來驅動完成，兩軸間采用共軸心點，每支壓電螺釘的直線運動控制了相應軸的偏轉角度及方向。

二維偏轉壓電鏡架與壓電偏轉鏡相比，它具有更大的偏轉范圍，但它的偏轉速度相對壓電偏轉鏡要慢的多。

運動效果如下圖所示。

型號舉例

型號	偏轉范圍	卡裝鏡片直徑	分辨率
T25N81K8	±5°	25.4mm	0.7μrad
T25N81K8-C	±2°	12.5mm	0.7μrad
T50N81K13	±5°	50.8mm	0.7μrad
T100N81K13	±3.5°	101.6mm	0.7μrad

壓電宏微復合式移相器用于光路調節

壓電宏微復合式移相器是手動偏轉調節與直線壓電促動相結合，手調偏轉部分具有多種調節架可選。直線壓電促動器部分也具有多種選擇，可選大位移或小位移型。直線壓電促動器部分，大位移版本可達百微米范圍以上，小位移版本位移約1μm左右。

該壓電移相器是專為光學相移應用而設計，它的直線促動是通過電壓控制，可進行超快速（μs級）步進調節，同時，可通過手動調節θx、θy 兩軸的偏轉角度，角度調節范圍可達±4°。將鏡片調節與相移步進相結合，使其更方便于像移、干涉測量等光路調節應用。

它的運動效果如下所示。

型號舉例

型號	手調偏轉范圍	壓電直線范圍	壓電驅動電壓
ZT50M14S7（帶傳感器）	±3°	9μm	0~150V
ZT50M14K7	±3°	9μm	0~150V
ZT50M14S120（帶傳感器）	±3°	114μm	0~150V
ZT35H80K	±4°	3.73μm（0.7μm@150V）	0~800V

二、光路的直線調節

光路的直線調節是指不改變光的方向，只對光的直線傳輸的路徑進行調節，可以改變光的相位、頻率等。

PZT壓電陶瓷片/疊堆應用于光路的直線調節

壓電陶瓷片/疊堆是相對較小的移相器，最小的尺寸可達1.22×1.3×1.7mm^3。在使用中，需將反射鏡片或透射鏡片直接粘貼于壓電陶瓷片/疊堆上。

PZT壓電元件在電壓驅動下，產生直線運動位移，從而帶動反射鏡片/透射鏡片進行直線前進或后退，從而引起光路徑長度的變化。

參數舉例

注：芯明天具有上千種壓電陶瓷型號，詳細參數請見芯明天產品樣冊或官網。

PZT壓電陶瓷產生的位移量與施加的電壓成基本的線性關系。例如，一款陶瓷在150V驅動下可達的位移為9μm，則在施加15V驅動電壓時，它產生的位移約0.9μm。

PZT壓電陶瓷片/疊堆的體積小、精度高，非常適用于受限空間中的光路調整。但壓電陶瓷一經粘貼鏡片后，不可進行拆卸，因為拆卸的過程會造成壓電陶瓷的損壞。

封裝式壓電陶瓷促動器應用于光路直線調整

封裝式壓電陶瓷促動器是將PZT壓電陶瓷元件封裝于內部，并預加有預載力。封裝壓電促動器的結構不僅對壓電陶瓷進行非常好的保護，同時它可以工作在更高的頻率下，可動態使用。

封裝式壓電促動器的鏡片安裝接口也更靈活，鏡片可粘貼于鏡片座上，鏡片座通過螺紋安裝于壓電促動器的移動端，易于鏡片更換。

型號舉例

注：更多型號請詳見芯明天產品手冊或官網。

封裝式壓電陶瓷促動器也具有環形中孔版本，中心具有通孔，且配備有鏡片安裝帽，鏡片安裝、更換更便捷。中心通孔尺寸由直徑4.5mm至24mm不等。

機構放大促動器應用于直線光路調整

機構放大促動器是將PZT壓電陶瓷元件的位移進行放大并輸出的促動器，它適用于光學調整中要求大位移的應用。并且，該種壓電促動器可選配閉環反饋傳感器，可對壓電促動器的位移進行線性控制。

型號舉例

型號	P87.X38S
行程范圍	38	μm
傳感器	SGS
空載固有頻率	1200	Hz

壓電光纖相位調制器應用于光路調整

芯明天壓電光纖相位調制器是一種光纖拉伸裝置，可對纏繞于其外徑凹槽內的光纖進行拉伸，拉伸的長度、頻率可調。

在使用芯明天光纖相位調制器時，需注意光纖纏繞的圈數，要保證壓電光纖相位調制器的出力滿足光纖拉伸的出力要求。

型號舉例

型號	H01.6	單位
徑向標稱行程@120V	5.6	μm
每圈光纖拉伸長度@120V	28	μm
徑向標稱行程@150V	7	μm
每圈光纖拉伸長度@150V	35	μm
徑向最大推力	250	N
空載諧振頻率	9500	Hz
外形尺寸	OD 55，H 8	mm

壓電宏微復合平臺應用于光路調整

當利用光纖對光進行傳輸時，兩束光的對準、耦合就會要求非常高的對準精度。芯明天壓電宏微復合平臺可選1至3維運動，是千分尺粗調與壓電精調的結合。

型號舉例

型號	X65P83S/K	XYZ65P84S/K250
運動軸	X	X Y Z
粗調行程	13mm	13mm
精調行程	25μm	250μm
分辨率	0.5nm	2nm
承載能力	1.5kg	0.2kg

壓電移相器應用于光路調整

芯明天具有幾十種壓電移相器，中心孔徑由φ36mm至φ310mm不等，承載能力可高達25kg，可正立、倒置、側臥等使用，是專門針對各類光學鏡片檢測儀器設計、生產，如激光干涉儀。

芯明天壓電移相器產生一維直線運動，行程在12μm以上，采用直驅式驅動，因此承載能力強，步進分辨率高。

型號舉例

型號	中心孔徑	分辨率	承載能力
P77.S/K36	φ36mm	0.2nm	正立：7kg臥式：1kg倒置：5kg
P77.S/K106	φ106mm	0.2nm	正立：15kg臥式：5kg倒置：10kg
P77.S/K154	φ155mm	0.2nm	正立：25kg臥式：20kg倒置：25kg
P77.S/K310	φ310mm	0.2nm	正立：12kg臥式：12kg倒置：12kg
P77A.100S/K75	φ75mm	1nm	倒置：3kg

壓電物鏡定位器應用于光學聚焦

芯明天壓電物鏡定位器是專門為光的聚焦而設計的Z向運動壓電微運動臺，采用無回差柔性鉸鏈并聯導向機構設計，具有超高聚焦穩定性。光路通過物鏡頭進行聚焦，焦點的位置是通過壓電物鏡定位器進行調節，調節的精度可達納米量級。

壓電物鏡定位器一般裝入顯微檢測/測量或觀測裝置，帶載物鏡頭進行精密定位調整，可與多種高分辨率顯微鏡配合使用。

芯明天壓電物鏡定位器的運動效果如下圖所示。

型號舉例

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結語

以上展示了芯明天部分應用于光路調整的壓電微運動產品，更多光路調整應用產品，將持續更新。

若您對壓電納米運動與控制產品的選擇有疑問，歡迎您聯系芯明天，我們的工程師將為您推薦適用于您應用的壓電微運動產品。

審核編輯：湯梓紅