37单元双压电片变形镜板条激光光束净化

为了校正板条激光器输出光束波前像差,改善输出光束质量,提出了基于37单元双压电片变形镜的板条激光光束净化系统。采用柱面反射式单向扩束器使主振荡功率放大结构板条激光器输出光束尺寸与37单元双压电片变形镜有效口径相匹配,利用随机并行梯度下降算法控制双压电片变形镜面形,进行波前像差闭环校正,校正后光束远场归一化桶中功率提高到净化前的2～3倍。

同步辐射中双压电片反射镜的研究现状

反射镜是同步辐射光束线中应用广泛的光学元件之一,双压电片反射镜由于具有结构简单、面形能动以及自适应可调等优点,逐渐引起同步辐射界的重视.本文综述了同步辐射中双压电片反射镜的研究现状.主要讨论了双压电片反射镜的工作原理和研究概况,包括在几个大型同步辐射装置中的结构特点、制备技术及面形校正结果等;简要介绍了双压电片反射镜面形校正时所采用的反射波前探测技术和反馈控制算法;最后总结了其发展中存在的关键问题,并展望了其未来的发展方向.

双压电片变形镜像差校正能力

利用实测影响函数,通过数值仿真分析了有效孔径、光束入射角度对于20单元双压电片变形镜像差校正能力的影响。仿真结果表明:有效孔径为16mm时,变形镜对于各阶像差的校正能力较好;而随着光束入射到变形镜角度的增大,变形镜对于像差的校正精度与校正幅度都会出现下降,但是如果能够将入射角控制在25°以内,入射角度对变形镜的像差校正能力影响不大。

双压电片换能器力电等效模型的建模与仿真

双压电片换能器是一种新型的供电装置,可广泛应用于对无线传感器网络节点进行供电。首先采用Pspice内置受控源建立常微分方程宏模型的方法,建立行为级与电路级混合的压电能量收集装置力电等效模型来解决力学模型与电路模型混合仿真的数据迭代问题,最后结合电能存储技术方法,利用Pspice仿真分析能量收集装置接纯容性负载的输出特性。仿真结果有效验证了压电能量收集装置力电等效模型的正确性和供电的可行性。

正电压边缘驱动的双压电片变形镜研制

为提高变形镜的热稳定性,提出一种用正电压边缘驱动的双压电片变形镜,通过环形电极产生整体离焦偏置,分立电极校正波前像差,只用正向电压即可实现镜面双向变形,且此变形镜结构对称受热应力影响小.制备变形镜样机并进行测试,测试结果表明:初始镜面展平后残余误差小于λ/30(λ=1064nm);精确重构了典型低阶Zernike多项式像差,像散、离焦、三叶草和彗差像差的重构幅值分别达到11.1μm、9.7μm、5.7μm和4.2μm,归一化残余误差分别为1.0%、1.0%、3.3%、6.0%;此外,实验生成了新型无衍射艾里光束,并显示出优异的重构性能.

双压电片变形镜的人眼像差拟合能力分析

针对三种不同空间分辨率的双压电片变形镜(BimorphDM),采用仿真实验分析其对3～35项Zernike静态像差和实际人眼(包括疾病人眼)像差的拟合能力。实验表明,Bimorph变形镜特别适用于校正低阶像差,拟合误差小于0.15,随着空间分辨率的增加,Bimorph变形镜对Zernike像差和人眼像差的拟合能力总体表现为增强的趋势,其中,35单元的Bimorph变形镜的像差拟合能力最优,对前20项Zernike像差的拟合误差稍优于传统分立式压电变形镜。通过对Bimorph变形镜像差拟合能力的实验分析,为人眼视网膜高分辨率系统的Bimorph变形镜选型提供了分析方法,也为进一步提升Bimorph变形镜的像差校正能力奠定了研究基础。

20单元双压电片变形镜的性能测试与闭环校正实验研究

测试了20单元双压电片变形镜的影响函数、变形量-电压特性曲线、面形热稳定性和频率响应特性,并搭建基于20单元双压电片变形镜和13×13阵列哈特曼传感器的自适应光学系统,测试了该变形镜对自身初始面形和静态像差板的闭环校正效果.实验结果表明,各分立电极变形量对加载电压的平均灵敏度为0.57μm/100 V,离焦电极的灵敏度为1.09μm/100 V;各电极变形量-电压响应曲线均存在迟滞现象,滞后量在最大变形量的10%以内;在温度引起的双压电片变形镜面形变化中离焦项贡献最大,其变化对温度也最为敏感,在13℃到25℃的测试区间内,离焦项P-V值增大了1.37μm,而像散、彗差和球差项的P-V变化均小于0.15μm;该变形镜对于频率在0—3 kHz范围内的电压输入信号可以均匀、稳定的响应,谐振频率在4 kHz左右.闭环条件下,双压电片变形镜能够对自身面形和静态像差板进行有效校正,校正前后焦平面上的远场光斑质量得到显著提高,Strehl Ratio分别从0.02和0.03提高到0.95和0.54.

20单元双压电片变形反射镜的影响函数有限元分析和实验测量

影响函数是分析双压电片变形反射镜像差校正能力的重要参量,通过建立有限元模型预测实际器件的影响函数,以有限元模型的不断优化替代实际器件的尝试性改进,可以减小构造的盲目性,从而节约研发成本,缩短双压电片变形镜的实用化进程。采用Veeco干涉仪测量了20单元双压电片变形反射镜的影响函数,同时建立有限元模型进行了相应计算,并将计算结果与实际器件的测量数据进行了对比分析。结果表明,相对于实测数据而言,有限元模型计算得出的影响函数在量值上略有偏小,但其形状和峰值位置与测量数据一致性好,两者对前35项泽尼克像差的拟合曲线也基本吻合,各项拟合误差系数之差皆小于0.1。这说明通过不断改进有限元模型实现对实际器件的优化设计是切实可行的。

用于自适应光学视网膜成像系统的双压电片变形反射镜

为了解决自适应光学视网膜成像系统结构庞大和像差校正幅值有限的问题,采取了用双压电片变形镜代替分立式变形镜的方法。设计和制造了针对自适应光学视网膜成像系统的双压电片变形反射镜,并进行了一系列的性能分析,在实际系统中获得了人眼视网膜血管和视细胞层的成像结果。实验结果表明其能够同时实现大幅值和高精度的像差校正,是一种较好的波前校正器。

37单元双压电片变形镜像差校正能力实验研究

像差校正能力是衡量变形镜性能的重要指标，对自适应光学系统波前校正器件的选择有重要的参考价值。结合虚拟像差与直接斜率法控制技术，对最大通光孔径为45mm的37单元双压电片变形镜的像差校正能力进行了实验研究，并分析了通光孔径与光束入射角度对变形镜像差校正能力的影响。研究结果表明，实验所用双压电片变形镜在通光孔径为28mm时能够取得最好的像差校正效果，随着光束入射角度增加，变形镜对像差的校正精度逐渐下降。

双压电片反射镜面形精度补偿的仿真分析

针对硬X射线自由电子激光(HXFEL)对偏移镜组提出的初步要求(压弯前、夹持后子午面形误差小于0.5μrad),传统机械压弯难以满足且实时修正,因此采用压电片侧放式双压电片反射镜(PBM)结构。反射镜水平放置,通过奇异值分解(SVD)法计算修正自重所引起的低频面形误差所需的电压值,并辅以有限元分析法验证方案的可行性;针对不同的压弯面形进行求解分析,然后加入热分析法解决由局部辐射引起的面形突变。仿真结果表明,在自重的情况下,反射镜的初始斜率误差为242.43 nrad(均方根,RMS),在压电压弯修正后其斜率误差可以大幅降低至7.743 nrad(RMS);对目标面形进行调节,实际压弯面形与目标面形间的斜率误差仅为0.0024 nrad(RMS)。

双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀

给出了双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀的基本结构,分析了双压电晶片的频率特性和静态位移特性,针对不同基板尺寸和晶片厚度进行了静态测试,在伺服阀实验台上进行了初步验证。试验结果表明:双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀具有结构简单、响应快、分辨率高、无电磁干扰、易于控制的优点,可以满足现代精密高速控制系统的需要。

双足驱动双压电晶片直线超声波电机运行机理研究

研究新型直线超声波电机运行机理,采用双压电晶片及双足驱动结构,具有结构简单、无需频率简并、易于小型化等优点。详述其结构、振形特点及工作机理。建立电机定子振动响应有限元模型,给出输入阻抗计算方法。用已建模型计算获得定子驱动足接触点在谐振频率点附近振幅,推导驱动足接触点运动轨迹。通过实测定子阻抗特性将所得结果与理论分析进行比较。

基于双压电陶瓷片的反射模式近场扫描光学显微镜

介绍了一种反射模式近场扫描光学显微镜。该系统以双压电陶瓷片作为控制光纤探针与待测样品之间距离的核心元件,以粘有光纤探针的双压电陶瓷片的第一个谐振频率来驱动光纤探针平行于样品表面振动,采用均方根检测电路测量振动信号的幅度,进而控制光纤探针与样品之间的距离在样品表面的近场范围之内。利用该系统获得了标定光栅和刻录光盘薄膜等样品表面的剪切力形貌图像和反射模式近场光学图像。

双迭片弯曲压电陶瓷换能器及振动模态分析测量

介绍了双迭片弯曲压电陶瓷换能器的制作及边缘固定金属压电陶瓷双迭片弯曲振动 ,并利用有限元分析了换能器的谐振模式 ,采用激光多普勒干涉仪对换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析。结果表明 :换能器空载性能良好 ;通过有限元分析与先进测量手段的结合 ,能够对换能器器件的制作与分析进行指导。

采用双迭片压电敏感元件的同振柱型矢量水听器

介绍一种采用双迭片作为压电敏感元件的同振柱型矢量水听器。描述了该矢量水听器的设计方法,并给出所研制该类型水听器的灵敏度和指向性测试结果。

压电双晶片直接驱动式伺服阀的研究

提出一种利用压电陶瓷片直接驱动的伺服阀,其具有高于传统电磁式伺服阀的频宽与分辨率,该伺服阀的机械结构简单,抗干扰能力强。分析了双压电晶片的静、动态特性,制造了双晶片直接驱动式伺服阀样机。

压电双晶片直接驱动式伺服阀的研究

提出一种利用压电陶瓷片直接驱动的伺服阀,分析了双压电晶片的静、动态特性,制造了双晶片直接驱动式伺服阀样机。该伺服阀具有高于传统电磁式伺服阀的频宽与分辨率,它的机械结构简单,抗干扰能力强。

基于双压电晶片的喷嘴挡板伺服阀

研究了一种基于双压电晶片的喷嘴挡板式伺服阀,给出了双压电晶片的喷嘴挡板式伺服阀的基本机构。对双压电晶片在不同频率、介质、基板尺寸及晶片厚度下的变形情况进行了深入的分析,并通过试验初步验证了双压电晶片喷嘴挡板式伺服阀的相关性能,给出了流量、压力特性曲线,对试验结果进行了分析,得出了相关的结论。

13单元双压电晶片变形反射镜控制电极的优化设计

双压电晶片变形反射镜具有动态范围大、工作电压低、结构简单、造价低廉等优点，是自适应光学系统中用作波前校正器的新型器件。利用ｋｏｋｏｒｏｗｓｋｉ导出的自由边界条件下双压电变形镜表面位移—电压所满足的偏微分方程，分别运用Ｇａｕｓｓ迭代法和Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法求解该方程的第一边界条件，得出变形镜的静态影响函数矩阵Ｚ（ｘ，ｙ）；按不同电极设计情况划分，以１３组Ｚ（ｘ，ｙ）为基，对Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式低阶模进行逐项拟合，得出变形镜控制电极的大小、形状等优化参数，从而得到最佳静态影响函数矩阵以及反演电压矩阵。