在成像、光通信等激光的應用中，激光光路的穩定都是至關(guān)重要的。

為使得激光在傳輸過(guò)程中的穩定，芯明天利用壓電偏轉鏡搭建了一階與二階的激光穩定系統。根據光源的不同而選擇，例如平行光，采用一階激光穩定系統即可；而點(diǎn)光源，因其光斑的位置會(huì )有偏移，需要額外的位置校正，則需要二階激光穩定系統來(lái)調節。

一階激光穩定系統

一階激光穩定系統的搭建結構如下。

系統中部件分別為：

① E70.D3S壓電控制器，用于控制干擾用壓電偏轉鏡；

② E70.D3S壓電控制器，用于控制補償用壓電偏轉鏡；

③ P33.T2K壓電偏轉鏡，產(chǎn)生干擾信號，使激光產(chǎn)生抖動(dòng)；

④ P33.T2K壓電偏轉鏡，產(chǎn)生補償信號，使激光穩定；

⑤ 激光器，光源；

⑥ 激光位置探測器，實(shí)時(shí)探測激光的位置

⑦ 電腦，閉環(huán)補償控制與補償效果顯示。

一階激光穩定系統結構原理

該系統是采用外部位置探測器進(jìn)行閉環(huán)的壓電偏轉系統，預先設定了光束接收的目標位置坐標，光源通過(guò)干擾壓電偏轉鏡、補償壓電偏轉鏡的反射后，到達PSD位置探測器。原理圖如下所示。

采用外部PSD位置探測器的快速壓電偏轉系統原理圖

PSD位置探測器可對光束的光斑進(jìn)行實(shí)時(shí)位置檢測，并反饋給補償壓電控制器，補償壓電控制器對PSD位置探測器反饋的傳感器信號進(jìn)行采集、放大，同時(shí)向補償壓電偏轉鏡輸出相應的補償控制電壓信號，補償壓電偏轉鏡根據補償控制電壓信號進(jìn)行快速角度調整，使得光信號準確、完整的接收，從而達到成像或光通信等目的。

與采用內置傳感器的閉環(huán)版本壓電偏轉鏡相比，開(kāi)環(huán)壓電偏轉鏡具有更快的響應速度及更高的分辨率，因此采用外部PSD位置探測器檢測，可提高光束的調整速度。另外，PSD可直接對光斑位置進(jìn)行測量，是光束偏轉方向的直接反應。而內置傳感器的閉環(huán)版本壓電偏轉鏡的特點(diǎn)是使得控制電壓與偏轉角度間成線(xiàn)性關(guān)系，可保證壓電偏轉鏡的實(shí)際偏轉角度與預期控制調整的偏轉角度相一致。

通過(guò)計算機顯示可觀(guān)看光束跟蹤及穩定情況。

二階激光穩定系統

二階激光穩定系統的搭建結構如下。

系統中部件分別為：

① 激光器，光源；

② E70.D3S壓電控制器，控制干擾用壓電偏轉鏡；

③ E70.D3S壓電控制器，控制補償用壓電偏轉鏡1；

④ E70.D3S壓電控制器，控制補償用壓電偏轉鏡2；

⑤ P33.T2K 壓電偏轉鏡，產(chǎn)生干擾信號，使激光傳輸不穩；

⑥ P33.T2K 壓電偏轉鏡，產(chǎn)生補償信號1，使激光傳輸保持穩定；

⑦ P33.T2K 壓電偏轉鏡，產(chǎn)生補償信號2，使激光傳輸保持穩定；

⑧ 45°分光鏡；

⑨ PSD激光位置探測器1，實(shí)時(shí)探測并反饋激光的位置；

⑩ PSD激光位置探測器2，實(shí)時(shí)探測并反饋激光的位置；

? 電腦，閉環(huán)補償控制與補償效果顯示。

二階激光穩定系統結構原理

二階激光穩定系統，仍是采用外部位置探測器進(jìn)行閉環(huán)的壓電偏轉系統，同樣，預先設定了光束接收的目標位置坐標，光源通過(guò)干擾壓電偏轉鏡、補償壓電偏轉鏡1、補償壓電偏轉鏡2 的反射后，再經(jīng)過(guò)45°分光鏡的分光，分別到達各自的PSD位置探測器。

采用外部PSD位置探測器的快速壓電偏轉系統原理圖

原理與一階的類(lèi)似，兩個(gè)PSD位置探測器分別對接收到的光束光斑進(jìn)行實(shí)時(shí)位置檢測，并反饋給各自控制的補償壓電控制器。補償壓電控制器對PSD位置探測器反饋的傳感器信號進(jìn)行采集、放大，同時(shí)向其控制的補償壓電偏轉鏡輸出相應的補償控制電壓信號，補償壓電偏轉鏡根據補償控制電壓信號進(jìn)行快速角度調整，使得光信號準確、完整的穩定接收， 從而達到成像或光通信等目的。

二階激光穩定系統與一階一樣，采用的是開(kāi)環(huán)壓電偏轉鏡，具有更快的響應速度及更高的分辨率。PSD位置探測器對光束的直接反應信號反饋到壓電控制器，壓電控制器對信號進(jìn)行讀取并對輸出電壓進(jìn)行調節，從而壓電偏轉鏡做出快速偏轉。

通過(guò)計算機顯示可觀(guān)看光束跟蹤及穩定情況。

激光穩定系統軟件控制界面

在該系統中，當開(kāi)啟補償壓電偏轉鏡之前，位置探測器顯示的效果如下左圖中所示，光斑與目標位置間有偏移；而在開(kāi)啟補償壓電偏轉鏡后，可從軟件中直觀(guān)的看到，光斑穩定在預先設定的目標位置，如下右圖所示。

經(jīng)過(guò)壓電偏轉系統的補償控制，使得光的傳輸更加精確穩定。其中重要的因素就是壓電偏轉鏡有超高的的偏轉精度和超快的偏轉速度。芯明天P33.T2K壓電偏轉鏡與E70.D3S壓電控制器為整個(gè)激光穩定過(guò)程提供了納弧度級的偏轉精度及毫秒甚至亞毫秒的偏轉響應速度，這在該系統中起著(zhù)決定性的作用。

系統部件介紹

1，壓電偏轉鏡與壓電控制器

該一階、二階激光穩定系統中，采用的壓電偏轉鏡與壓電控制器分別為芯明天P33.T2K壓電偏轉鏡與E70.D3S壓電控制器。

通常情況下，E70.D3S壓電伺服控制器與壓電偏轉鏡內置的應變傳感器反饋的信號形成閉環(huán)控制。而在該激光穩定系統中，采用的是PSD位置探測器反饋的控制信號，與E70.D3S形成閉環(huán)伺服控制。

P33.T2K壓電偏轉鏡參數如下。

E70.D3S壓電控制器技術(shù)參數如下。

2，PSD位置探測器

該激光穩定系統中采用的PSD位置探測器的傳感尺寸為φ7.8mm，可根據要求任意更換。

技術(shù)參數

3，激光光源

為了光在傳輸過(guò)程中的衰減不會(huì )影響光的正常傳輸與接收，該系統中采用的是635nm、4mW的激光器。

技術(shù)參數