[科普中国]-多维可调光学移相装置

多维可调光学移相装置（Multi-dimensional adjustable optical phase shift device）是一种机电控制可以实现多维调整的光学移相装置，主要包括底座、镜座、镜座内放置的参考镜、悬臂、活动关节轴承及布置在底座上的三个相同的移相装置等。

背景介绍自上世纪70年代以来，移相干涉技术得到了长足的发展，并以其优良的测试精度广泛应用于各种现代干涉仪中，成为光学高精度计量测试的有效方法。移相装置是移相干涉仪中的主要部件，通过其位移变化实现波前相位的改变，其中位移调整误差是影响干涉仪波面复原精度的主要因素之一。压电陶瓷(电致伸缩微位移器)因为其微位移精度高、灵敏度高、响应快、易自动控制等优点而广泛使用于移相干涉装置中。

目前，常见的做法是以压电陶瓷作为微位移驱动器，推动参考反射镜做线性移动，同时微机控制光电探测器和数据采集卡对位移的干涉图光强进行采样和数据存储，最后利用移相干涉的一般原理，复原出被测相位。

结构组成多维可调光学移相装置中每个移相装置都由螺纹区、锁紧结构和压电陶瓷等组成。压电陶瓷固定在压电陶瓷盒内，一端通过钢球和镜座上的V型沟槽相接触。压电陶瓷盒在过渡块的滑槽内滑动。螺栓光杆区上置有锁紧结构，锁紧结构固定在底座上。每个移相装置的两边都布置两根拉伸弹簧，始终保持一定的预拉力。镜座通过左右悬臂悬挂在底座的两个凸台上，左右悬臂的下端孔内置活动关节轴承。粗调整时旋转调节螺栓，精调整时接通压电陶瓷，同时移相装置推动镜座绕悬臂转动。

工作原理移相调节装置多维可调光学移相装置包含三个移相调节装置。每个移相装置分为三个部分，压电陶瓷区、螺纹区和锁紧区。压电陶瓷放置在压电陶瓷盒内，一端通过固定在压电陶瓷盒上，另一端抵在镜座的V型槽内，整个压电陶瓷盒放置在底座的滑动槽内。旋转调节螺栓，螺纹部分旋进(出)，推动压电陶瓷盒在滑动槽内滑动，同时压电陶瓷另一端的钢球推动镜座，实现镜座位移的变化。1

当螺栓调节完成后，锁紧结构锁紧螺栓的光杆区，调节螺栓固定。接通压电陶瓷的控制电压，其轴线方向产生相应的位移，当调节螺栓固定时，压电陶瓷的位移完全作用在镜座上，推动镜座实现微位移变化。由于压电陶瓷和镜座是球接触，所以镜座可以绕钢球进行前后、俯仰、方位等多维变化。在每个移相调节装置的两侧，都放置有一定预拉力的弹簧，以保持移相装置和镜座紧密接触，提高了移相装置的机械响应速度。

悬臂结构镜座和参考反射镜通过左右两个悬臂结构悬挂在底座的凸台上。悬臂的上下端都开有圆形孔，上端孔内穿圆柱销，固定在凸台上，悬臂可以绕所述的圆柱销转动;下端孔内置活动关节轴承，关节轴承内穿圆柱销，圆柱销两端置于镜座的上的开孔内，圆柱销可以通过活动关节轴承实现多维运动。

三个相同的移相调节装置布置在底座上。当三个移相装置同步推动镜座时，镜座通过悬臂绕圆柱销转动，镜座和参考反射镜可以实现前后线性位移变化;当三个移相调节装置异步推动镜座时，镜座和参考反射镜可以通过悬臂下端的活动关节轴承内的圆柱销和移相装置的球头实现俯仰、方位等多维位置变化，满足了装置的不同使用和调节需要。

特点多维可调光学移相装置的特点是调节范围大且精度高，既可以实现参考镜前后位移变化，又可以实现俯仰、方位等多自由度调节，并可以满足大口径参考镜使用的需要。整个装置结构紧凑，运动平滑，稍加改动还可以用于移动工作台的调整等。1

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学