[實用新型]微型光熱驅動的控制裝置

無效

• 申請號: 200820082778.1
• 申請日: 2008-01-24
• 公開（公告）號: CN201191326Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 劉超;章海軍;張冬仙
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G02B21/36;G02B21/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及一種微型驅動機構的微納米控制裝置，更特殊地，涉及一種微型光熱驅動的控制裝置，用于微納米技術領域的驅動控制。

背景技術

近年來，科學技術發展的一個重要趨勢是朝快速度、大容量和微型化方向飛速邁進，其中尤以微電子技術、微光學技術、微納米技術和MEMS技術等的發展為主要代表。在許多特殊領域，如MEMS系統及其他微小型系統中，需要采用特種性能的驅動器作為動力源和運動源，如在光學與精密機械系統中用于元器件的精確驅動和定位的驅動機構，要求速度高、響應快、盡可能小型化；在智能機器人、航天器、空間衛星(特別是近年來發展的納米衛星)上采用的電機和驅動機構，既要求力矩大、效率高，又要求重量輕、體積小、壽命長；在微納米技術領域，除了力矩大、響應快和小型化等要求外，還需要驅動機構有十分微小的步距或轉角。國內外現有的微小型電機技術主要有電磁感應電機、靜電馬達、超聲波電機、表面聲波馬達等，均有各自的優缺點。電磁感應電機力矩大、速度快，但線圈損耗大、不易小型化；靜電馬達直接利用靜電力驅動轉子，主體可小型化，但需要有導線與控制系統連接。超聲波電機是近年發展起來的新型特種馬達，之后國內外又開展了表面聲波馬達的研究。現有微小型驅動機構包括電磁驅動機構、靜電驅動機構、壓電陶瓷驅動機構、電熱驅動機構等，其中壓電陶瓷驅動機構利用壓電陶瓷在電壓控制下的伸縮實現機構的驅動，電熱驅動機構則利用流過的電流產生的熱量使機構產生膨脹伸縮，從而實現驅動。應該指出，上述驅動機構的主體尺寸雖然可以較小，但都需要通過導線與外部的低壓乃至高壓控制源相連，總體結構不易微小化，且缺乏獨立性；同時，導線連接也制約了它們的應用范疇，例如，由于控制電源和導線連接的存在使之很難工作于獨立環境中，不能將驅動機構整體集成于微系統中，也無法實現較遠距離或細小管道內等特殊環境下的操控。

因此，不斷探索新的驅動源及驅動技術，發展綜合性能好、易于微小化的驅動機構，一直具有其必要性和重要性。本實用新型提出一種采用激光作為驅動源的光熱驅動新方法，研究開發微小尺度的新型光熱驅動機構，以期發展步距小、速度高(相對于微納米尺度)、易于微小化、可實現無導線控制的微小型光熱驅動機構及系統。

發明內容

本實用新型涉及的目的是提供一種微型光熱驅動的控制裝置。

微型光熱驅動的控制裝置它具有激光控制器，激光束與微型驅動機構的對準定位裝置以及光熱驅動機構的靜態和動態監控裝置，激光束與微型驅動機構的對準定位裝置具有基座，在基座一側上設有基座凹槽，基座凹槽內設有照明汞燈，基座凹槽上設有毛玻璃，在基座的毛玻璃上依次連接有控制導線、激光器、激光二維調節基座、二維調節旋鈕組、聚焦透鏡、半透半反棱鏡、棱鏡固定座、固定塊，棱鏡固定座上方設有有機玻璃，有機玻璃固定在激光二維調節基座和固定塊上，在基座另一側上依次設有固定塊、導桿，在導桿上設有調節滑動塊、調節手輪，調節滑動塊上設有托架、三角支架，托架上依次連接有顯微物鏡、接筒、目鏡、CCD、視頻線和圖像采集卡、計算機。

所述的激光控制器的內部模塊連接關系為：振蕩電路分別與直流電源、上升沿調節電路、下降沿調節電路、放大電路相連接，放大電路分別與功率調節電路相連接，穩壓電路分別與直流電源、放大電路相連接。

本實用新型是采用激光作為驅動源，驅動源與驅動機構相互獨立，不需導線連接，易于微驅動機構的微小化和集成，調節激光器控制回路，可輸出不同占空比、不同頻率、不同功率的激光，從而無線控制驅動器產生不同頻率的振動和輸出不同大小的驅動力或偏轉量。整個過程可以通過顯微監控系統進行實時的在線觀察和研究。可望在眾多科技與工業領域得到廣泛應用。

附圖說明

圖1(a)是單光熱膨脹臂結構示意圖；

圖1(b)是雙單光熱膨脹臂結構示意圖；

圖1(c)是對稱型光熱微驅動器結構示意圖；

圖1(d)是雙刀型光熱微驅動器結構示意圖；

圖1(e)是非對稱型光熱微驅動器結構示意圖；

圖1(f)是非對稱穩定型光熱微驅動器結構示意圖；

圖2是微型光熱驅動的控制裝置的結構示意圖；

圖3是本實用新型的激光控制器的電路方框示意圖；

圖4(a)是本實用新型的光路圖；

圖4(b)是光熱驅動機構的靜態和動態監控裝置方框示意圖；