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大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究

Analysis and Compensation of Reaction Force in Large-Aperture Piezoelectric Fast Steering Mirror

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摘要

针对压电快速倾斜镜的反作用力对有效光学元件的复杂动态耦合干扰问题,提出了基于多体系统的刚柔耦合和基于压电耦合理论的反作用力分析方法,对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿,并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明:压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性,实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%,与数值计算的差异为3.96个百分点。所提的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统的耦合干扰提供借鉴。

Abstract

In view of the complex dynamic coupling interference of the reaction force of piezoelectric fast steering mirror to the effective optical elements, we have proposed a reaction force analysis method based on rigid-flexible coupling and based on the piezoelectric coupling theory。 The reaction force of the piezoelectric fast steering mirror was analyzed and compensated, and the hotspot stress of the central flexure hinge was measured。 The simulation and experimental results show that the piezoelectric coupling method can be used to evaluate the reaction force characteristics more accurately than the rigid-flexible coupling method。 During the experiment, the reaction force compensation ratio can become 90。14%, which is 3。96% less than that of numerical value。 The proposed reaction force analysis method and momentum compensation structure could provide a reference to calculate and eliminate the coupling disturbance of the reaction force of the piezoelectric fast steering mirror to the optical system。

补充资料

中图分类号:TH74

DOI:

所属栏目:激光器件与激光物理

基金项目:国家自然科学基金面上项目、西部之光、四川省计算物理高校重点实验室开放课题;

收稿日期:2020-01-15

修改稿日期:2020-02-18

网络出版日期:2020-06-01

作者单位    点击查看

冉兵:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209中国科学院大学, 北京 100049
杨平:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
文良华:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
杨康建:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
王帅:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
杜睿:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
许冰:中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209

联系人作者:杨平(pingyang2516@163.com); 文良华(wlh45@126.com); 杨康建(296695126@qq.com);

备注:国家自然科学基金面上项目、西部之光、四川省计算物理高校重点实验室开放课题;

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引用该论文

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