一种基于压电陶瓷驱动的F-P可调谐滤波器的研制

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随着Fabry-Perot可调谐滤波器的设计、制备技术的发展,其在光谱分析、尤其是超光谱成像中得到越来越多的应用。本论文提出了一种以压电陶瓷作为微位移驱动器、基于DSP驱动控制单元的F-P可调谐滤波器系统,结合自行设计的具有布拉格结构的增反膜系,实现3~5μm波段的光学滤波。采用迈克尔逊干涉法和傅里叶红外光谱测试仪对该系统的调谐性能和膜系的透过率进行了测试。测试结果显示,该F-P滤波器系统能够较好的实现光学滤波,证明了压电陶瓷驱动器、驱动控制电路、膜系结构设计的正确性。论文的主要工作如下:(1)从F-P滤波器的基本原理出发,介绍了可调谐F-P滤波器的系统结构。主要介绍了系统的工作原理,分析了系统的负载特性以及压电陶瓷驱动器的位移放大机构的驱动电压和输出位移关系。(2)系统驱动电路设计。主要包括基于DSP的控制电路模块和基于PA12A的高压放大电路模块。(3)系统光学薄膜设计。采用TFCalc光学薄膜设计软件,设计了3~5μm波段的增透、增反膜。从器件的透过率特性、器件扫描特性、入射角度对器件性能影响等方面进行了分析,采用初始中心波长偏移法进一步提高了系统的光能透过率。(4)根据滤波器系统的机械结构设计和驱动电路设计,搭建系统。对驱动电路的电压输出特性进行了测试,用迈克尔逊干涉法对压电陶瓷的驱动电压-输出位移特性进行了测试,同时对滤波器系统的机械性能进行了测试,分析系统存在的问题,提出系统的改进方案,最后用傅里叶红外光谱测试仪对腔长为2μm,镀有布拉格反射膜,增透膜的滤波器进行了红外光学滤波性能的测试。
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