一种水冷压电变形镜制造技术

一种水冷压电变形镜，包括镜体，镜体支撑件和压电片，镜体支撑件中设有容纳冷却液的冷却腔，冷却腔具有冷却液入口和冷却液出口，镜体设置于镜体支撑件顶部以封闭冷却腔；压电片呈环形，压电片作为边框固定于镜体；压电片与镜体之间设置第一电极，压电片的上表面设置第二电极；镜体未被压电片覆盖的部分作为镜体的工作区域；镜体和镜体支撑件固定。本实用新型专利技术具有压电片直接与镜体接触，且不与冷却液接触的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光学器件领域，涉及一种一种水冷压电变形镜。技术背景变形镜在自适应光学系统中作为波前校正器，通过实时改变自身镜面的形貌实现对光学系统中的波前畸变进行校正，使系统达到理想状态，在天文、激光、显微成像等领域获得应用。其中在激光领域，变形镜可以在激光器的腔内和腔外对激光器的像差进行校正，从而提高激光器的性能。然而在高能激光器中，由于激光强度非常高，即使变形镜镜面镀有99.9%的高反射膜，剩下的0.1%吸收率也将对变形镜产生不良影响，有可能使镜面额外变形而降低校正性能，甚至由于镜面温度过高而导致器件损坏。为解决这一问题，研究人员通过水冷方式对变形镜进行降温处理。中国专利申请CN201310237019.3号披露了一种变形镜整体式水冷散热机构，包括热沉、镜体、致动元件和两个水接头，热沉内设有顶部敞开的盛放槽，热沉上设有进水口和出水口，且设有多个镜腿，每个镜腿在竖直方向穿设在热沉上。镜体设在热沉的顶部，且镜体的下表面与每个镜腿的上表面相连。致动元件上设有多个致动腿，多个致动腿分别与多个镜腿的下表面连接以通过控制每个致动腿的致动量控制镜体的形变量，两个水接头分别与进水口和出水口连通。这种变形镜的缺点在于：致动元件通过致动腿、镜腿、连接头和连接腿驱动镜体形变，致动元件通过几个点间接接触镜体，导致致动元件的驱动效果不好，镜面形变效果差；且镜腿穿过装有冷却液的盛放槽，传动的结构复杂。中国专利申请CN201420010286.7号披露了一种水冷式双压电变形镜，包括水冷式双压电变形镜主体和水冷式双压电变形镜镜架，水冷式双压电变形镜设置于水冷式双压电变形镜镜架内，水冷式双压电变形镜包括反射镜一、反射镜二、压电晶片一、压电晶片二、电极引线、变形镜支撑件、微通道一；水冷式双压电变形镜镜架包括前盖板、后盖板和微通道二，镜架前盖板上设置的微通道二与反射镜二上的微通道一对应，通水后，通过流水带走反射镜一外表面上的热量，即可实现变形镜的水冷功能。这种变形镜的缺点在于：虽然压电晶片直接与反射镜二接触，但是压电晶片和电极引线均浸泡于冷却液中；并且，镜体由反射镜一和反射镜二组成，流水经过微通道一和微通道二实现冷却功能，微通道一的存在使反射镜一和反射镜二的结构不同，导致两个反射镜对压电晶片的形变响应不一致，影响镜面质量。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的致动元件通过几个点间接接触镜体，导致致动元件的驱动效果不好或者压电晶片虽然直接与反射镜接触，但压电晶片与电极引线均浸泡于冷却液中的缺点，本技术提供了一种压电片直接与镜体接触，且不与冷却液接触的一种水冷压电变形镜。一种水冷压电变形镜，包括镜体，镜体支撑件和压电片，镜体支撑件中设有容纳冷却液的冷却腔，冷却腔具有冷却液入口和冷却液出口，镜体设置于镜体支撑件顶部以封闭冷却腔；压电片呈环形，压电片作为边框固定于镜体；压电片与镜体之间设置第一电极，压电片的上表面设置第二电极；镜体未被压电片覆盖的部分作为镜体的工作区域；镜体和镜体支撑件固定。进一步，第一电极为与压电片形状、尺寸相同的整体电极，第二电极为由电极块组成的分体电极，电极块包括最外层的环形块和内层的扇形块，多个扇形块等距离分布围成一个组合环，环形块与组合环同轴设置，组合环为一个或者两个或者多个。进一步，镜体由压紧机构向镜体支撑件压紧，压紧机构包括与镜体支撑件螺接的螺钉和将压电片和镜体向镜体支撑件压紧的压板，螺钉沿镜体的外周均匀分布，压板与第二电极之间有距离，压板在外、第二电极在内；镜体与镜体支撑件之间设置第一垫圈，压电片与压板之间设置第二垫圈。进一步，镜体的工作区域镀有高反射率的介质膜或者金属膜。进一步，镜体呈圆形，压电片和第一电极呈圆环形，第二电极的组合环由扇形块以圆心等间距阵列分布；压板为法兰。本技术的优点在于：1.用于光学校正的镜体为单层均匀结构，可有效降低热膨胀系数不匹配造成的热变形。2.执行器处于镜体的外层，与冷却液物理分离，执行器及其电气连接不受冷却液的影响，提高了变形镜的稳定性和可靠性。附图说明图1是本技术所述周边固支的水冷压电变形镜的结构示意图。图2是本技术所述周边简支的水冷压电变形镜的结构示意图。图3是压电变形镜电极图形。具体实施方式如图1所示，本实施例提供的水冷压电变形镜包括压电片1、镜体2及镜体支撑件6，镜体支撑件6设有容纳冷却液的冷却腔61。压电片1采用外径50毫米、内径20毫米的环形压电陶瓷片，厚度为100微米。双面附有金属（银、铝等）电极层3、4。镜体2采用50毫米直径厚度200微米的硅片、石英片或者金属片。镜体外侧一面为抛光面作为反射面，内侧可以抛光也可以不抛光。压电片1和镜体2用环氧胶粘接在一起，构成变形镜本体结构，图中未表示出胶层。镜体支撑件6为圆形结构，两侧设置有入水口7和出水口8。变形镜镜体的下表面与腔体6通过环氧胶粘接固定，形成密封的腔体。冷却液从入水口7流入，进入腔体后冷却液与变形镜镜面内侧接触进行冷却，之后从出水口8流出。压电片1呈环形，压电片1作为边框固定于镜体2；压电片1与镜体2之间设置第一电极4，压电片1的上表面设置第二电极3；镜体2未被压电片1覆盖的部分作为镜体的工作区域；镜体2和压电片1由压紧机构向镜体支撑件6压紧。变形镜工作区域略小于压电层内径，且变形镜工作区域镀有高反射率的金属膜或介质膜5。如图2所示为用压紧机构固定镜体的示意图。镜体通过压紧机构固定在镜体支撑件之上。压紧机构包括与镜体支撑件螺接的螺钉11和将压电片1和镜体2向镜体支撑件6压紧的压板10，螺钉11沿镜体2的外周均匀分布，压板10与第二电极3之间有距离，压板10在外、第二电极3在内；镜体2与镜体支撑件6之间设置第一垫圈91，压电片1与压板10之间设置第二垫圈92。通过螺钉11穿过压板10将变形镜体本体结构固定到镜体支撑件。第一垫圈91和第二垫圈92的横截面呈圆形，压板通过第一垫圈91将镜体压紧，镜体的周围能然能够转动，该安装方式为简支安装。当然，也可以是直接将镜体粘接固定于镜体支撑件上。或者，第一垫圈91的截面和第二垫圈92的截面均呈矩形，用压板通过扁平的第一垫圈将镜体压紧于镜体支撑件上。这种镜体与镜体支撑件固定后，镜体周边不能转动的安装方式为固支安装。如图3所示为第二电极的俯视图。环形的压电片1的的上表面粘结第二电极3，下表面粘结第一电极4。其中第一电极4为与压电层等大小的整体电极，约为1微米厚，作为底电极使用。第二电极3为由电极块组成的分体电极，电极块包括最外层的环形块13和内层的扇形块12，多个扇形块12等距离分布围成一个组合环，环形块13与组合环同轴设置，组合环为一个或者两个或者多个。环形块13和扇形块12的厚度均约为1微米。本实例电极有三圈组成，最外圈为环形电极13，可用来校正离焦像差。内部两圈分割成多个电极12，可以用来校正离焦、象散、慧差等像差。由于该变形镜仅通过边缘的执行器实现对中间镜面产生变形，故变形镜主要校正低阶像差。而实际强激光器中的像差主要为低阶像差，故本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水冷压电变形镜，包括镜体，镜体支撑件和压电片，镜体支撑件中设有容纳冷却液的冷却腔，冷却腔具有冷却液入口和冷却液出口，镜体设置于镜体支撑件顶部以封闭冷却腔；其特征在于：压电片呈环形，压电片作为边框固定于镜体；压电片与镜体之间设置第一电极，压电片的上表面设置第二电极；镜体未被压电片覆盖的部分作为镜体的工作区域；镜体和镜体支撑件固定。

【技术特征摘要】
1.一种水冷压电变形镜，包括镜体，镜体支撑件和压电片，镜体支撑件中设有容纳冷却液的冷却腔，冷却腔具有冷却液入口和冷却液出口，镜体设置于镜体支撑件顶部以封闭冷却腔；其特征在于：压电片呈环形，压电片作为边框固定于镜体；压电片与镜体之间设置第一电极，压电片的上表面设置第二电极；镜体未被压电片覆盖的部分作为镜体的工作区域；镜体和镜体支撑件固定。
2.如权利要求1所述的水冷压电变形镜，其特征在于：第一电极为与压电片形状、尺寸相同的整体电极，第二电极为由电极块组成的分体电极，电极块包括最外层的环形块和内层的扇形块，多个扇形块等距离分布围成一个组合环，环形块与组合环同轴设置，组合环为一个或者两个或者多个。
3.如权利要求1或2所述的水冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：马剑强，田雷，陈凯，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33