[发明专利]一种二维快速控制反射镜

说明书

技术领域

本发明属于光束控制领域，具体涉及一种二维快速控制反射镜。

背景技术

空间激光通信是指利用激光作为信息载体进行空间包括大气、低轨道、中轨道、同步轨道、星际间、太空间通信。激光空间通信与传统的微波空间通信相比，波长更短，具有高度的想干性和空间定向性，这使得空间激光通信具有信号方向性强、能量集中、没有同频干扰和临近波段的串扰、传输协议容易叠加、简便性、宽带性、无干扰、无需频率审批、通信保密性好等优势，同时也使得光束抖动对于通信链路的影响更为显著。在实际的空间通信系统中，由于大气湍流和通信载体姿态抖动的影响，使得空间通信激光经常偏离接收探测器，严重影响通信效率。二维快速控制反射镜可以通过对光束的实时调整和控制，保证激光通信链路的稳定，是空间激光通信系统的关键器件。传统的二维快速控制反射镜基于音圈电机或者二维转台设计，响应速度不高，机架的谐振频率低，容易引起谐振。

望远镜大大提高了人类观察遥远目标的能力，但是望远镜发明后不久，人们就发现大气湍流的动态干扰对光学观测有影响。大气湍流的动态扰动会使大口径望远镜所观测到的星像不断抖动而且不断改变成像光斑的形状。快速控制反射镜也是自适应技术中的一个重要器件，采用自适应光学技术可以使光学系统具有自动适应外界条件变化、始终保持良好工作状态的能力，从而有效改善成像质量。

现有的快速控制反射镜主要有音圈电机和压电陶瓷两种驱动方式。一般来说，前者扫描角度较大但谐振频率较低，后者扫描角度较小但是扫描频率高。现有的压电驱动快速控制反射镜设计遇到的难点和不足主要包括：该类型快速控制反射镜需要预加一个中心电压，反射镜和支撑方式无法采用固定方式装配，限制了柔性支撑方式的设计；对称式的二维结构没有充分利用空间，会增加系统的尺寸；二维柔性教练的联接方式往往会引入X轴和Y轴之间的干扰，影响光束控制的精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种二维快速控制反射镜，该反射镜具有驱动速度快，控制精度高，没有机械磨损，机构紧凑，空间利用率高，无轴间干扰，稳定性好的特点，并且体积小，重量轻，刚度高，可实现单镜面二维扫描。

本发明提供的二维快速控制反射镜，其特征在于，它包括反射镜片，第一、第二支架，第一柔性铰链，第一至第三压电驱动器，一级倾斜平台，底座，以及控制驱动系统；

第一支架和第二支架对称固定在底座的一条中轴线上，一级倾斜平台位于第一支架和第二支架之间的下方，三个压电驱动器依次排列在一级倾斜平台和第一支架、第二支架所包围的空间内，其中，第一驱动器的上端与第一支架固定连接，第三驱动器的上端与第二支架固定连接，第一驱动器和第三驱动器的下端均与一级倾斜平台相连；第二驱动器下端固定在一级倾斜平台的底部，上端通过第一柔性铰链与一级倾斜平台顶部连接，反射镜片固定在第一柔性铰链上；所述控制驱动系统与第一至第三压电驱动器电连接，用于实现对反射镜片偏转角度的闭环控制。

本发明的技术效果体现在：本发明提供的二维快速控制反射镜，相对于同类产品，谐振频率和控制带宽高，角度控制精确，结构紧凑，轴间干扰极低。由于使用了弹性铰链结构，反射镜在偏转运动中无摩擦损耗，使其工作寿命长，无需润滑，可免维护。本发明装置能够满足自由空间光通信、自适应光学补偿、和激光雷达的要求。

附图说明

图1为发明实施例整体结构示意图(控制驱动系统在图1中省略)；

图2为压电驱动器结构示意图；

图3为位移放大机构原理图(左边是正视图，右边是侧视图)；

图4为一级倾斜平台结构示意图；

图5为第一级倾斜结构示意图；

图6为第一级倾斜结构的等轴测图；

图7为第二级倾斜结构示意图；

图8为发明控制驱动系统及算法实现示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1，本实例提供的反射镜包括反射镜片1，第一、第二支架2、3，第一柔性铰链4，第一至第三压电驱动器5、6、7，一级倾斜平台8，底座9，以及控制驱动系统。