П єзоелектричний ПЕ оптичний дефлектор англ Piezoelectric optical scanner пристрій в якому відхилення оптичного променю

П’єзоелектричний (ПЕ) оптичний дефлектор (англ. Piezoelectric optical scanner) – пристрій, в якому відхилення оптичного променю у просторі досягається за допомогою зворотного п’єзоелектричного ефекту, що проявляється в деформації внесеного в електричне поле кристалу при певній орієнтації силових ліній поля та електричної осі кристалу і використанні цієї деформації для механічного повертання дзеркального відбивача.

Схеми п’єзоелектричних оптичних дефлекторів

Явище п’єзоелектричного ефекту є характерним для кристалів-діелектриків, в яких відсутній центр симетрії Для виготовлення п’єзоелементів оптичних дефлекторів часто використовується п'єзокераміка.

Класифікація п’єзоелектричних оптичних дефлекторів

За просторовим відхиленням оптичного променю:

однокоординатні
двохкоордидатні

За числом біморфних пластин, що використовуються для однокоординатного відхиленням оптичного променю:

однопластинчаті
двопластинчаті

За конструктивними особливостями:

пасивно-активні п’єзоелектричні оптичні дефлектори
торцьові п’єзоелектричні оптичні дефлектори
пружиноопорні п’єзоелектричні оптичні дефлектори
п’єзоелектричні оптичні дефлектори зі спеціальним кріпленням дзеркального відбивача
двохпластинчаті п’єзоелектричні оптичні дефлектори
багатопрошаркові п’єзоелектричні оптичні дефлектори
зіставлені п’єзоелектричні оптичні дефлектори
п’єзоелектричні оптичні дефлектори з акустичними концентраторами
фрикційні п’єзоелектричні оптичні дефлектори

Схеми п’єзоелектричних оптичних дефлекторів

Пластинчатий пасивно-активний п’єзоелектричний оптичний дефлектор (а) складається з двох ділянок: активної у вигляді біморфного п’єзоелемента та пасивної у вигляді тонкої гнучкої металевої пластини.

Торцьовий дефлектор (b) включає біморфний п’єзоелемент, на торці якого закріплено дзеркальний відбивач зі скла або берилію.

В пружиноопорному п’єзоелектричному оптичному дефлекторі (c) дзеркальний відбивач встановлений на пружинній опорі, що є центром обертання. Приводом дзеркального відбивача служить біморфна п’єзоелектрична пластина.

П’єзоелектричний оптичний дефлектор зі спеціальним кріпленням дзеркального відбивача (d) є торцьовим ПЕ дефлектором, у якого площина дзеркального відбивача паралельна площині біморфного п`єзоелемента, а центр мас дзеркального відбивача наближений до центру його обертання.

Двохпластинчатий біморфний п’єзоелектричний оптичний дефлектор (е) включає дзеркальний відбивач та два біморфних п`єзоелемента. Один край кожного п`єзоелемента кріпиться консольно до основи, а інший – до ближнього або віддаленого краю дзеркального відбивача. Центр мас дзеркального відбивача практично збігається з центром його обертання.

В багатопрошарковому п’єзоелектричному оптичному дефлекторі (f) активні елементи складаються з певної кількості тонких п’єзоелектричних пластин – прошарків. Напрямок робочої деформації елемента перпендикулярний вектору напруженості електричного поля, а при розрахунку амплітуди робочої деформації елементів враховується п’єзоелектричний модуль d₃₁.

В зіставленому п’єзоелектричному оптичному дефлекторі (g) активний елемент складається з великої кількості п`єзоелементів. Напрямок робочої деформації п`єзоелементів колінеарний вектору напруженості електричного поля, а при розрахунках амплітуди робочої деформації використовується п’єзоелектричний модуль d₃₃, що приблизно в 3 рази перевищує п’єзоелектричний модуль d₃₁.

П’єзоелектричний оптичний дефлектор з акустичним концентратором (h) є пристроєм, в якому збільшення кутового переміщення дзеркального відбивача, а відповідно, і скануючого оптичного пучка досягається за рахунок підсилення механічних коливань п`єзоелемента в акустичному концентраторі.

Фрикційний п’єзоелектричний оптичний дефлектор (i) є пристроєм, в якому кутове переміщення дзеркального відбивача досягається за рахунок складання послідовних у часі та просторі мікропереміщень п`єзоелементів при періодичній дії на них електричної напруги.

Див. також

Література

Ребрин Ю. К. Управление оптическим лучом в пространстве / М.: Сов. Радио. 1977. – 335 с.
Ребрин Ю.К., Сидоров В.И. Пьезоэлектрические многоэлементные устройства управления оптическим лучом. – К.: КВВАИУ, 1987. – 104 с.
Ребрин Ю. К., Сидоров В. И. Оптические дефлекторы. - Киев: Техніка, 1988. - 136 с.
Ребрин Ю.К., Сидоров В.И. Голографические устройства управления оптическим лучом. – К.: КВВАИУ, 1986. – 124 с.
Ребрин Ю. К., Сидоров В. И. Оптико-механические и голографические дефлекторы / Итоги науки и техники. Сер. Радиотехника.- М.:ВИНИТИ, 1992.- 252 с.