[发明专利]一种光束偏转精瞄驱动构件微镜

说明书

本发明公开了一种集驱动/光反射功能于一体的光束偏转精瞄驱动构件微镜，包括内部镂空的外围基座，外围基座的四个角刻蚀出Pt作为下电极，外围基座中心设有四悬梁结构，四悬梁与外围基座中心基底正上方是微镜，微镜的方框内溅射沉积有金属层Au，悬臂梁上设置有上电极Au。本发明结构合理，工艺简单，集驱动/光反射功能于一体，有效解决现有空间光通信ATP精跟踪系统中精瞄执行器件微镜体积大、调节频率低、响应速度慢、位移分辨率低、可靠性差等技术瓶颈，适用于空间光通信光束偏转精瞄及驱动，实现光束快速对准的精准控制。

技术领域

本发明属于空间激光通信精跟踪技术领域，具体涉及一种光束偏转精瞄驱动构件微镜。

背景技术

空间激光通信FSO(Free Space Optical Communication)时，快速、精确的捕获、跟踪和瞄准(ATP)是保证空间远距离光通信的前提，属于空间光通信系统中最为关键的核心，同时是最难解决的一项技术。高频精跟踪系统是ATP系统的子系统，是对粗跟踪系统误差补偿以满足ATP系统最终对准和跟踪精度要求。而振镜是ATP精跟踪系统的精瞄执行器件，其主要作用是实现光束快速对准的精密控制，要求微秒量级响应，十分之一微弧度量级精度，其执行精度及特性是影响精跟踪环乃至整个系统精度的不可忽视的因素，是目前卫星光通信ATP精跟踪系统核心器件。

目前，常见振镜的驱动方式有电磁驱动，摆动电机驱动，音圈电机驱动和压电陶瓷驱动[9-13]等。其工作原理都是控制电磁力或电机产生位移驱动反射镜偏转角度，其中，电机/反射镜平台(执行机构)和反射镜(被控对象)是两个独立功能的器件，增加了振镜控制系统的复杂性和体积。而空间光通信中的ATP精跟踪系统一般搭载在各种空间航天器上，要求驱动器发热小、体积小、功耗低、电场控制方式相对简单、调节频率高、分辨率高、响应速度快、位移重复性好，同时还要求它有很强的抗电子干扰和辐射的能力。因此，寻求新的MEMS材料，探索新的物理效应，解决当前振镜驱动器所存在的体积大、调节频率低、响应速度慢、位移分辨率低、输出力小、换能效率低、可靠性差等技术瓶颈问题，已成为空间光通信技术领域发展需求的主流趋势。

反铁电介质材料独特的内部极化方式导致奇异的相变行为特性。在外场(电场、温度场、压力场等)作用下，产生AFE-FE相变效应并伴随着材料体积的变化，引起材料的场致应变效应，最高可达0.85％，大大优于压电材料的逆压电效应，一般来说0.4％～0.6％是常见的应变量，典型的PZT弛豫型铁电陶瓷的应变量一般仅有0.1％左右。反铁电材料的相变引起的极化强度变化和纵向应变属于跃变行为，相变应变效应具有良好的可开关特性，且开关响应速度快，可达ns量级以内。因此，利用反铁电材料的这种电场诱导的相变开关特性和相变应变效应，实现反铁电薄膜材料与MEMS技术的集成应用在空间激光通信精瞄执行器件，是一个需求紧迫且融合材料科学和制造科学的应用基础问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光束偏转精瞄驱动构件微镜，解决空间激光通信ATP精跟踪微镜驱动器体积大、调节频率低、响应速度慢、位移分辨率低、控制精度低等技术瓶颈问题。

本发明采用以下技术方案：

一种光束偏转精瞄驱动构件微镜，包括内部镂空的外围基座，外围基座的四个角刻蚀出Pt作为下电极压焊点，外围基座中心设有四悬梁结构，四悬梁结构与外围基座中心基底正上方设置有微镜，微镜的方框内溅射沉积有金属层，其中四悬梁结构上相邻的两个梁上设置有上电极。

具体的，四悬梁结构和微镜采用硅基PLZT薄膜刻蚀而成。

进一步的，硅基PLZT薄膜的厚度为1.5～2μm。

具体的，金属层采用Au溅射沉积制成，金属层的厚度为300～500nm。

具体的，上电极采用Au溅射沉积制成，上电极的厚度为300～500nm。

具体的，上电极包括两个，分别设置在相邻的两个悬臂梁上，上电极上设置有上电极压焊点。