DE102004012094A1 - Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly - Google Patents

Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly Download PDF

Info

Publication number
DE102004012094A1
DE102004012094A1 DE102004012094A DE102004012094A DE102004012094A1 DE 102004012094 A1 DE102004012094 A1 DE 102004012094A1 DE 102004012094 A DE102004012094 A DE 102004012094A DE 102004012094 A DE102004012094 A DE 102004012094A DE 102004012094 A1 DE102004012094 A1 DE 102004012094A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer
actuator
optical element
polymer actuator
suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004012094A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Dr. Arndt
Arno Dr. Steckenborn
Matthias Dr. Stössel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102004012094A priority Critical patent/DE102004012094A1/en
Publication of DE102004012094A1 publication Critical patent/DE102004012094A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/206—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

The unit has a polymer actuator (15) with a polymer layer, and electrode layers that border both sides of the actuator. The actuator is adaptively matched to certain definite optical compatibility conditions i.e. deformation conditions, by impressing an electric field on the actuator. The actuator has a suspension (24) for the installation of the unit, where the suspension is formed flexibly and has a spiral spring and a flexible hinge. An independent claim is also included for a utilization of an optical unit including a polymer actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives optisches Element mit einem Polymeraktor, bestehend aus einer Polymerlage und beidseitig an diese angrenzenden Elektrodenlagen, und mit einer zum Einbau des optischen Elementes dienenden Halterung für den Polymeraktor.The The invention relates to an adaptive optical element having a polymer actuator, consisting of a polymer layer and on both sides adjacent to this Electrode layers, and one for installation of the optical element serving bracket for the polymer actuator.

Adaptive optische Elemente, die durch einen Polymeraktor gebildet sind, sind beispielsweise durch Ron Pelrin u.a. in „Smart structures and materials 2001" in Proceedings of SPIE Vol. 4329 (2001), Seiten 335 bis 349 beschrieben. Danach kann als adaptive Optik ein als Membran ausgebildeter Polymeraktor verwendet werden, der zu diesem Zweck mit seinem Membranrand in eine starre, ringförmige Halterung eingespannt wird. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die Polymerlage des Polymeraktors verformt sich diese dahingehend, dass die Dicke der Membran verringert wird. Da eine infolgedessen angestrebte Vergrößerung des Durchmessers der Membran (bei im Wesentlichen gleicher Dichte des Polymermaterials) durch die starre Einspannung unterbunden wird, wird bei Betätigung des Aktors ein Ausbeulen der Membran innerhalb der ringförmigen Einspannung erzwungen. Durch die starre Einspannung werden bei der Verformung im Inneren des Membranaktors Spannungen erzeugt, die die optische Dichte des Polymermaterials beeinflussen.Adaptive optical elements formed by a polymer actuator are for example, by Ron Pelrin et al. in "Smart structures and materials 2001 "in Proceedings of SPIE Vol. 4329 (2001), pages 335 to 349. After that can as adaptive optics designed as a membrane polymer actuator used for this purpose with its membrane edge in a rigid, annular Bracket is clamped. By applying an electric field to the polymer layer of the polymer actuator deforms this to the effect, that the thickness of the membrane is reduced. As a result, as a result Magnification of the Diameter of the membrane (at substantially the same density of the polymer material) is prevented by the rigid clamping, is pressed when pressing the Aktors a bulging of the membrane within the annular clamping enforced. Due to the rigid clamping, deformation occurs inside the diaphragm actuator generates voltages that are the optical Influence the density of the polymer material.

Als Polymerlage für den Polymeraktor können Elastomere wie z. B. Silikon verwendet werden. Hierdurch lässt sich ein elektrostatischer Elastomeraktor erzeugen, bei dem die Verformung der Polymerlage aufgrund der gegenseitigen Anziehung der Elektrodenlagen bei Vorliegen eines elektrischen Feldes er folgt. Die Polymerlage kann jedoch auch aus einem elektroaktiven Polymer wie z. B. PMMA (Polymethyl Methacrylate) bestehen. Bei elektroaktiven Polymeren wird die Verformung aufgrund der Anziehung der Elektrodenlagen zusätzlich durch eine aktive Verformung des elektroaktiven Polymers im elektrischen Feld unterstützt. Weitere Materialien für die Polymerlage können durch Mischungen der genannten Materialien untereinander oder mit anderen Materialien erhalten werden.When Polymer layer for the polymer actuator can Elastomers such. As silicone can be used. This is possible produce an electrostatic elastomer actuator, wherein the deformation the polymer layer due to the mutual attraction of the electrode layers in the presence of an electric field he follows. The polymer layer However, it can also be made of an electroactive polymer such. PMMA (Polymethyl methacrylates) exist. For electroactive polymers the deformation is additionally due to the attraction of the electrode layers an active deformation of the electroactive polymer in the electrical Field supported. Other materials for the polymer layer can by mixtures of said materials with each other or with other materials are obtained.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein adaptives optisches Element anzugeben, bei dem die optische Dichte des Polymermaterials unabhängig vom Verformungszustand des optischen Elementes weitgehend konstant gehalten werden kann.task the invention is to provide an adaptive optical element in which the optical density of the polymer material is independent of Deformation state of the optical element kept substantially constant can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Halterung nachgiebig im Bezug auf die durch den Polymeraktor erzielbare Gestaltänderung ausgeführt ist. Dies bewirkt vorteilhaft, dass bei einer Verformung des Polymeraktors die Halterung nachgibt und somit den von dem adaptiven optischen Element angestrebten Verformungszustand zumindest weitgehend zulässt. Das elektroaktive Polymer selbst weist eine genügende Elastizität auf, so dass eine Änderung der Dicke der Polymerlagen durch eine entsprechende Flächenvergrößerung der Polymerlage bei im Wesentlichen gleichen Volumen der Polymerlage aufgefangen werden kann. Die an die Polymerlage grenzenden Elektrodenlagen müssen ebenfalls elastische Eigenschaften aufweisen, damit die Gestaltänderung der Polymerlage nicht gestört wird. Die Elektrodenlagen können beispielsweise aus Graphitpulver bestehen; soll das optische Element transparent in Richtung senkrecht zu den Elektrodenlagen sein, so müssen transparente Elektrodenmaterialien verwendet werden (z. B. elektrisch leitfähige Polymere).These Task is inventively characterized solved, that the mount is yielding in relation to that through the polymer actuator achievable shape change accomplished is. This advantageously has the effect that upon deformation of the polymer actuator the holder yields and thus that of the adaptive optical Element desired deformation state, at least largely permits. The electroactive polymer itself has a sufficient elasticity, so that a change the thickness of the polymer layers by a corresponding increase in area of Polymer layer at substantially the same volume of the polymer layer can be caught. The adjacent to the polymer layer electrode layers must also have elastic properties, so that the shape change the polymer layer not disturbed becomes. The electrode layers can consist for example of graphite powder; should the optical element be transparent in the direction perpendicular to the electrode layers, so have to transparent electrode materials are used (eg, electrically conductive Polymers).

Bei dem erfindungsgemäßen optischen Element kann die optische Dichte der Polymerlage bei einer Gestaltänderung vorteilhaft weitgehend konstant gehalten werden. Damit bleibt auch der Brechungsindex n weitgehend unverändert. Wird das optische Element dahingehend verformt, dass sich die Dicke der Polymerlage ändert, so kann hierdurch die geometrische Weglänge L, die ein optischer Strahlengang durch die Polymerlage zurücklegt, verändert werden. Bei gleichbleibendem Brechungsindex n lässt sich damit vorteilhaft auch die optische Weglänge (Produkt aus n und L) verändern, die die Funktion zahlreicher optischer Bauelemente bestimmt.at the optical inventive Element may be the optical density of the polymer layer in a shape change advantageously be kept substantially constant. This remains the refractive index n largely unchanged. Becomes the optical element deformed so that the thickness of the polymer layer changes, so can thereby the geometric path length L, which is an optical beam path travels through the polymer layer, changed become. With a constant refractive index n, this can be advantageous also the optical path length (Product of n and L) change, which determines the function of numerous optical components.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nachgiebige Halterung durch einen Führungsmechanismus gebildet ist, der derart mit dem Polymeraktor im Eingriff steht, dass während der Gestaltänderung eine Führung des Polymeraktors gewährleistet ist. Durch den Führungsmechanismus ist vorteilhaft einerseits eine Halterung des optischen Elementes am Einbauort möglich. Gleichzeitig sorgt die Führung des Polymeraktors während der Gestaltänderung dafür, dass der Gestaltänderung kein Widerstand entgegengesetzt wird. Die Halterung kann durch die gebräuchlichen mechanischen Bauelemente wie Führungsstifte, Führungsschienen oder auch durch Magnetfelder oder elektrische Felder gebildet sein.According to one Embodiment of the invention is provided that the yielding Holder by a guide mechanism is formed, which is so engaged with the polymer actuator, that while the shape change a guide ensured the polymer actuator is. Through the guide mechanism is advantageous on the one hand a holder of the optical element possible at the installation site. simultaneously takes care of the leadership of the polymer actuator during the shape change for this, that the shape change no resistance is opposed. The holder can through the common mechanical components such as guide pins, guide rails or be formed by magnetic fields or electric fields.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nachgiebige Halterung elastisch ausgeführt ist. Aufgrund der Elastizität der Halterung ist dabei eine weitgehend ungestörte Gestaltänderung des Polymeraktors gewährleistet.According to one Another embodiment of the invention provides that the yielding Holder made elastic is. Due to the elasticity of the Holder is ensured a largely undisturbed change in shape of the polymer actuator.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Polymeraktor mehrere Polymerlagen aufweist. Zwischen den Polymerlagen sind jeweils Elektrodenlagen vorgesehen, die sich gesehen in der Schichtfolge abwechselnd kontaktieren lassen. Hierdurch entsteht ein Stapelaktor, der vorteilhaft schon bei Anlegen vergleichsweise geringer Spannungen an die Elektrodenlagen zu größeren Gestaltänderungen fähig ist.It is particularly advantageous if the polymer actuator has a plurality of polymer layers. Between In each case, electrode layers are provided in the polymer layers, which layers can be alternately contacted in the layer sequence. This results in a stack actuator, which is advantageous even when applying comparatively low voltages to the electrode layers capable of larger changes in shape.

Vorteilhaft kann ein adaptives optisches Element mit einem nachgiebig gehaltenen, aus einem Schichtstapel bestehenden Polymeraktor im Strahlengang eines Etalons verwendet werden. Der Strahlengang des Etalons erstreckt sich zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Spiegeln, wobei der Abstand zwischen den Spiegeln hochgenau eingestellt werden muss. Mit einem Etalon lässt sich beispielsweise die Wellenlänge eines Laserstrahls fest einstellen. Wird das optische Element in den Strahlengang des Etalons eingebracht, so lassen sich mit diesem vorteilhaft Toleranzen des Spiegelabstandes im Etalon ausgleichen oder die Wellenlänge des Lasers variieren. Voraussetzung hierfür ist, dass die optische Dichte des optischen Elementes sich von der optischen Dichte des im Etalon befindlichen optischen Mediums unterscheidet. Unter dieser Voraussetzung gilt für die Wellenlänge λ' des Lichtes innerhalb des optischen Elementes der Zusammenhang λ/n, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes im Etalon außerhalb des optischen Elementes und n die Brechzahl des optischen Elementes im optischen Medium des Etalons ist. Somit kann beispielsweise in einem Laser die Ausbildung einer stehenden Lichtwelle auch dann erreicht werden, wenn aufgrund von Toleranzen der Spiegelabstand des Etalons vom Sollwert abweicht, indem durch Veränderung der Dicke des optischen Elementes der Anteil der Wegstrecke im Etalon, auf dem sich das Licht mit λ' fortbewegt, vergrößert oder verkleinert wird.Advantageous may be an adaptive optical element with a compliant, consisting of a layer stack polymer actuator in the beam path of an etalon. The beam path of the etalon stretches between two mutually parallel mirrors, wherein the distance between the mirrors has to be adjusted with high precision. With an etalon leaves For example, the wavelength of a laser beam. Is the optical element in introduced the beam path of the etalon, so can be with this advantageously compensate for tolerances of the mirror spacing in the etalon or the wavelength vary the laser. Condition for this is that the optical density of the optical element differ from the optical density of the etalon differs optical medium. Under this condition applies to the wavelength λ 'of the light within of the optical element of the relationship λ / n, where λ is the wavelength of the light in the etalon outside of the optical element and n the refractive index of the optical element is in the optical medium of the etalon. Thus, for example, in a laser the formation of a standing light wave even then be achieved when due to tolerances of the mirror spacing of the etalon deviates from the nominal value by changing the thickness of the optical element, the proportion of the distance in the etalon, on which the light moves with λ ', magnified or is reduced.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das adaptive optische Element derart in den Strahlengang eingebracht wird, dass die Schichten des Polymeraktors parallel zum Strahlengang liegen. Das optische Element weist dann bevorzugt nur eine einzige Polymerlage auf, wobei das Licht jeweils an den Seitenflächen der Polymerlage ein- und austritt, während auf der Ober- und Unterseite der Polymerlage die Elektrodenlagen aufgebracht werden. Letztere müssen in diesem Anwendungsfall nicht zwingend transparent ausgeführt sein. Da die Elektrodenlagen nicht im Strahlengang des Lichtes liegen, kann vorteilhaft eine besondere Homogenität des optischen Elementes erzielt werden.It is particularly advantageous when the adaptive optical element such is introduced into the beam path that the layers of the polymer actuator in parallel lie to the beam path. The optical element is then preferred only a single polymer layer, wherein the light in each case to the faces the polymer layer enters and exits while on the top and bottom the polymer layer, the electrode layers are applied. Latter have to not necessarily transparent in this application. Since the electrode layers are not in the beam path of the light, can advantageously achieved a particular homogeneity of the optical element become.

Weiterhin ist die Verwendung eines optischen Elementes mit einem nachgiebig gehaltenen, aus einem Schichtstapel bestehenden Polymeraktor als Interferenzfilter möglich. Interferenzfilter bestehen aus einer oder mehreren optischen Schichten, mit denen abhängig von der Schichtdicke Licht unter Ausbildung eines Gangunterschiedes durchgeleitet bzw. reflektiert werden kann. Wenn der Gangunterschied des Lichtes dem ungeraden Vielfachen einer halben Wellenlänge des Lichtes entspricht, erfolgt am Interferenzfilter eine Totalreflektion, wogegen bei einem geradzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge eine Transmission des Lichtes erfolgt. Damit ist die Wellenlänge des zu reflektierenden bzw. durchzuleitenden Lichtes am Interferenzfilter von der Schichtdicke der einzelnen Schichten abhängig. Wird als Interferenzfilter ein Polymeraktor verwendet, so lässt sich vorteilhaft durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Feldes an die Polymerlagen, die jeweils zu reflektierende oder durchzuleitende Wellenlänge des Lichtes auswählen.Farther is the use of an optical element with a yielding held, composed of a layer stack polymer actuator as Interference filter possible. Interference filters consist of one or more optical layers, with dependent on them from the layer thickness of light to form a path difference can be passed or reflected. When the gait difference of the light is the odd multiple of half a wavelength of the Light corresponds to the interference filter is a total reflection, whereas at an even multiple of half the wavelength one Transmission of the light takes place. This is the wavelength of the to be reflected or transmitted light at the interference filter depends on the layer thickness of the individual layers. Used as interference filter a polymer actuator is used, it can be advantageous by applying a suitable electric field the polymer layers, each to be reflected or durchzuleitende wavelength of the light.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Show here

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen adaptiven optischen Elementes als Anwendung in einem Gaslaser im schematischen Schnitt, 1 An embodiment of the inventive adaptive optical element as an application in a gas laser in a schematic section,

2 ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen adaptiven optischen Elementes als Seitenansicht und 2 another embodiment of the inventive adaptive optical element as a side view and

3 ein Ausführungsbeispiel des adaptiven optischen Elementes als Interferenzfilter als Aufsicht. 3 an embodiment of the adaptive optical element as an interference filter as a plan.

In 1 ist ein Etalon 11 eines Gaslasers dargestellt. Dieses umfasst einen Hohlraum 12, der an seinen Enden mit genau gegeneinander ausgerichteten Spiegeln 13a, 13b ausgestattet ist. Der Hohlraum 12 ist in einem durch eine Trennscheibe 13c abgetrennten Teil mit einem den Laserstrahl erzeugenden gasförmigen Medium gefüllt, wobei der Strahlengang 14 des Lasers durch Pfeile angedeutet ist (die Trennscheibe 13c ist für die Wellenlänge des Lasers transparent). Im Strahlengang 14 ist weiter ein Polymeraktor 15 angeordnet, der als adaptives optisches Element zum Einsatz kommt. Der Polymeraktor weist zwei Polymerlagen 16 auf, die zwischen Elektrodenlagen 17a, 17b angeordnet sind. Weiterhin sind an den Rändern des Polymeraktors 15 Führungsstifte 18 angeordnet, die in korrespondierenden Führungslöchern 19 des Etalons gehalten sind. Die Führungsstifte 18 dienen gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenlagen 17a, 17b, wobei die Elektrodenlagen 17a über eine Kontaktbrücke 20 zum einen Führungsstift und die zwischen den beiden Polymerlagen 16 befindliche Elektrodenlage 17b zum anderen Führungsstift geführt sind.In 1 is an etalon 11 a gas laser shown. This includes a cavity 12 , which at its ends with exactly opposite each other aligned mirrors 13a . 13b Is provided. The cavity 12 is in one through a cutting disc 13c separated part filled with a laser beam generating gaseous medium, wherein the beam path 14 of the laser is indicated by arrows (the cutting disc 13c is transparent to the wavelength of the laser). In the beam path 14 is further a polymer actuator 15 arranged, which is used as an adaptive optical element. The polymer actuator has two polymer layers 16 on, between electrode layers 17a . 17b are arranged. Furthermore, at the edges of the polymer actuator 15 guide pins 18 arranged in corresponding guide holes 19 Etalons are held. The guide pins 18 simultaneously serve for electrical contacting of the electrode layers 17a . 17b , wherein the electrode layers 17a via a contact bridge 20 one guide pin and the one between the two polymer layers 16 located electrode layer 17b led to the other leadership.

Wird über die Elektrodenlagen je ein elektrisches Feld in den Polymerlagen 16 erzeugt, so verformt sich der Polymeraktor 15 dahingehend, dass sich dieser im Durchmesser vergrößert. Hierbei gleiten die Führungsstifte 18 weiter in die Führungslöcher 19 hinein, ohne dass der Verformung des Polymeraktors nennenswerte Kräfte entgegengesetzt werden. Mit der verformungsbedingten Vergrößerung des Durchmessers des Polymeraktors 15 geht gleichzeitig eine Verringerung seiner Dicke einher. Hierdurch können Toleranzen der optischen Weglänge ausgeglichen werden, die sich bei der Einstellung des Spiegelabstandes des Etalons ergeben.Is via the electrode layers ever an electric field in the polymer layers 16 generated, so ver the polymer actuator forms 15 in that it increases in diameter. This slide the guide pins 18 further into the guide holes 19 into it, without that the deformation of the polymer actuator significant forces are opposed. With the deformation-related increase in the diameter of the polymer actuator 15 At the same time, there is a reduction in its thickness. As a result, tolerances of the optical path length can be compensated, resulting in the adjustment of the mirror spacing of the etalon.

Bei den Ausführungsbeispielen von Polymeraktoren 15 gemäß der 2 und 3 sind sich entsprechende Bauelemente mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit nochmals erläutert, wie sich Änderungen im Bezug auf die 1 ergeben. Im Übrigen sind gleichartige Bauelemente der Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 3 auch untereinander kombinierbar. Z. B. können jeweils Polymeraktoren mit einer Polymerlage oder mehreren Polymerlagen zum Einsatz kommen. Auch die Führungsstrukturen – ob Führungsstifte, oder elastische Aufhängung (vgl. 3) – sind untereinander austauschbar.In the embodiments of polymer actuators 15 according to the 2 and 3 are corresponding components each provided with the same reference numerals and will be explained only to the extent that changes with respect to the 1 result. Incidentally, similar components of the embodiments according to the 1 to 3 also combinable with each other. For example, in each case polymer actuators can be used with one or more polymer layers. The guide structures - whether guide pins, or elastic suspension (see. 3 ) - are interchangeable.

Der Polymeraktor 15 gemäß 2 weist lediglich eine Polymerlage 16 auf. Diese wird im Unterschied zu der Bauform gemäß 1 derart durch den Strahlengang 14 durchleuchtet, dass dieser parallel zu den Lagen 16, 17a, 17b ausgerichtet ist. Wird der Polymeraktor 15 entsprechend des strichpunktiert angedeuteten Verformungszustandes 21 verformt, so verlängert sich auch die Wegstrecke l2 des Strahlenganges 14 durch die Polymerlage 16 im Verhältnis zur Wegstrecke l1 im unverformten Zustand des Polymeraktors 15. Diese Anordnung könnte beispielsweise alternativ in dem Etalon gemäß 1 angeordnet werden.The polymer actuator 15 according to 2 has only one polymer layer 16 on. This is in contrast to the design according to 1 through the beam path 14 shines through, that this parallel to the layers 16 . 17a . 17b is aligned. Will the polymer actuator 15 according to the dash-dotted lines indicated deformation state 21 deformed, so also extends the distance l 2 of the beam path 14 through the polymer layer 16 in relation to the distance l 1 in the undeformed state of the polymer actuator 15 , This arrangement could, for example, alternatively in the etalon according to 1 to be ordered.

Die Fixierung des Polymeraktors 15 gemäß 2 erfolgt über eine Kontaktelektrode 22b, die auf der Elektrodenlage 17b befestigt ist und gleichzeitig fest mit einer Unterlage 23 verbunden ist (die Unterlage könnte beispielsweise die Wandung eines Etalons sein). Die Elektrodenlage 17b ist nur mit der Kontaktelektrode 22b fest verbunden, während sie auf der Unterlage 23 lediglich aufliegt. Daher wird im Falle eines Anlegens einer Spannung U über die Kontaktelektrode 22b und eine weitere Kontaktelektrode 22a eine ungehinderte Verformung des Polymeraktors 15 in den Verformungszustand 21 ermöglicht. Vorteilhaft kann die Elektrodenlage 17b aus einem Elektrolytgel hergestellt sein, wodurch eine adhäsive Führung mit geringen Reibungsverlusten gewährleistet ist.The fixation of the polymer actuator 15 according to 2 via a contact electrode 22b on the electrode layer 17b is attached and at the same time firmly with a pad 23 is connected (for example, the base could be the wall of an etalon). The electrode layer 17b is only with the contact electrode 22b firmly connected while on the pad 23 only rests. Therefore, in the case of applying a voltage U across the contact electrode 22b and another contact electrode 22a an unimpeded deformation of the polymer actuator 15 in the deformation state 21 allows. Advantageously, the electrode layer 17b be made of an electrolyte gel, whereby an adhesive guide is ensured with low friction losses.

Bei dem Polymeraktor gemäß 3 sind die Elektroden nicht näher dargestellt. Der Polymeraktor 15 mit seiner biegeelastischen Aufhängung 24 wird als Interferenzfilter verwendet, wobei der Strahlengang senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Die Aufhängung besteht aus Biegefedern 25, die an ihrem einen Ende jeweils über Gelenke 26 mit den Ecken des quadratischen Polymeraktors 15 verbunden sind. Mit den anderen Enden sind die Biegefedern 25 jeweils in einem Rahmen 27 starr gehalten.In the polymer actuator according to 3 the electrodes are not shown in detail. The polymer actuator 15 with its flexible elastic suspension 24 is used as an interference filter with the beam path perpendicular to the plane of the drawing. The suspension consists of spiral springs 25 , which at their one end each over joints 26 with the corners of the square polymer actuator 15 are connected. With the other ends are the spiral springs 25 each in a frame 27 held rigid.

Dehnt sich der Polymeraktor 15 aufgrund des Anliegens einer Spannung aus, so ergibt sich der angedeutete Verformungszustand 21, der aufgrund der gelenkigen Lagerung an den Biegefedern und deren elastisches Nachgeben zu einer Drehung des Polymeraktors 15 um den Winkel φ führt. Dabei geben die Biegefedern etwas nach, wobei die durch die Biegefedern 25 über die Gelenke 26 eingeprägte Kraft auf den Polymeraktor 15 vernachlässigbar ist. Insbesondere können die Biegefedern aus einem in superelastischem Zustand befindlichen Formgedächtnismetall gefertigt sein, so dass die auf die Gelenke 26 wirkende Kraft unabhängig von der Biegelinie der Biegefedern 25 konstant bleibt. Voraussetzung hierfür ist, dass im dargestellten unverformten Zustand des Polymeraktors 15 die konstante Biegespannung in den Biegefedern 25 bereits aufgebaut ist.The polymer actuator expands 15 due to the concern of a voltage, the result is the indicated state of deformation 21 due to the articulated bearing on the bending springs and their elastic yielding to a rotation of the polymer actuator 15 around the angle φ leads. Here, the bending springs give something, whereby by the bending springs 25 over the joints 26 imprinted force on the polymer actuator 15 is negligible. In particular, the bending springs can be made of a shape memory metal in a superelastic state, so that the joints on the joints 26 acting force independent of the bending line of the bending springs 25 remains constant. The prerequisite for this is that in the illustrated undeformed state of the polymer actuator 15 the constant bending stress in the bending springs 25 already built up.

Claims (7)

Adaptives optisches Element mit einem Polymeraktor (15), bestehend aus einer Polymerlage (16) und beidseitig an diese angrenzenden Elektrodenlagen (17a, 17b), und mit einer zum Einbau des optischen Elementes dienenden Halterung (18, 19, 24) für den Polymeraktor (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (18, 19, 24) nachgiebig im Bezug auf die durch den Polymeraktor (15) erzielbare Gestaltänderung ausgeführt ist.Adaptive optical element with a polymer actuator ( 15 ), consisting of a polymer layer ( 16 ) and on both sides of these adjacent electrode layers ( 17a . 17b ), and with a mounting for the optical element serving bracket ( 18 . 19 . 24 ) for the polymer actuator ( 15 ), characterized in that the holder ( 18 . 19 . 24 ) yielding with respect to the polymer actuator ( 15 ) achievable shape change is executed. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Halterung durch einen Führungsmechanismus (18, 19) gebildet ist, der derart mit dem Polymeraktor (15) im Eingriff steht, dass während der Gestaltänderung eine Führung des Polymeraktors gewährleistet ist.An optical element according to claim 1, characterized in that the resilient support by a guide mechanism ( 18 . 19 ) formed in such a way with the polymer actuator ( 15 ) is engaged, that during the change in shape, a guide of the polymer actuator is ensured. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Halterung elastisch ausgeführt ist.Optical element according to claim 1, characterized in that that the resilient mount is made elastic. Optisches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymeraktor (15) mehrere Polymerlagen (16) aufweist.Optical element according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer actuator ( 15 ) several polymer layers ( 16 ) having. Verwendung eines adaptiven optischen Elementes mit einem nachgiebig gehaltenen, aus einem Schichtstapel bestehenden Polymeraktor (15) im Strahlengang eines Etalons (11).Use of an adaptive optical element with a resiliently held polymer stack consisting of a layer stack ( 15 ) in the beam path of an etalon ( 11 ). Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das adaptive optische Element derart in den Strahlengang eingebracht wird, dass die Schichten des Polymeraktors (15) parallel zum Strahlengang liegen.Use according to claim 5, characterized ge indicates that the adaptive optical element is introduced into the beam path such that the layers of the polymer actuator ( 15 ) are parallel to the beam path. Verwendung eines optischen Elementes mit einem nachgiebig gehaltenen, aus einem Schichtstapel bestehenden Polymeraktor (15) als Interferenzfilter.Use of an optical element with a resilient polymer actuator consisting of a layer stack ( 15 ) as an interference filter.
DE102004012094A 2004-03-05 2004-03-05 Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly Ceased DE102004012094A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004012094A DE102004012094A1 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004012094A DE102004012094A1 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004012094A1 true DE102004012094A1 (en) 2005-09-29

Family

ID=34895274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004012094A Ceased DE102004012094A1 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004012094A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2416205A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable Lummer-Gehrcke plate
EP2416111A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable optical element for an interferometer
EP2416207A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable optical modulation system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57139719A (en) * 1981-02-23 1982-08-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High molecular lens of variable focal length
JPS60129706A (en) * 1983-12-16 1985-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lens
DE3601764C2 (en) * 1986-01-22 1989-03-16 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De
JPH01140118A (en) * 1987-11-27 1989-06-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Focal length variable lens
DE3842199A1 (en) * 1988-12-15 1990-06-21 Electronic Werke Deutschland Refractor (refracting telescope) having variable refractive behaviour
DE4016657A1 (en) * 1989-05-23 1990-11-29 Univ Rochester SYSTEM FOR ELECTRICAL SIGNAL SENSING WITH ULTRA-SHORT OPTICAL PULSES
GB2232498A (en) * 1989-05-26 1990-12-12 Marconi Gec Ltd Optical interference filters
JPH02308118A (en) * 1989-05-23 1990-12-21 Japan Aviation Electron Ind Ltd Optical switch
US20020186928A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Kevin Curtis Tunable optical filter
US6511508B1 (en) * 2000-08-04 2003-01-28 Environmental Robots, Inc. Surgical correction of human eye refractive errors by active composite artificial muscle implants
US20030076604A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-24 Hagood Nesbitt W. Beam-steering optical switching apparatus

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57139719A (en) * 1981-02-23 1982-08-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High molecular lens of variable focal length
JPS60129706A (en) * 1983-12-16 1985-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lens
DE3601764C2 (en) * 1986-01-22 1989-03-16 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De
JPH01140118A (en) * 1987-11-27 1989-06-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Focal length variable lens
DE3842199A1 (en) * 1988-12-15 1990-06-21 Electronic Werke Deutschland Refractor (refracting telescope) having variable refractive behaviour
DE4016657A1 (en) * 1989-05-23 1990-11-29 Univ Rochester SYSTEM FOR ELECTRICAL SIGNAL SENSING WITH ULTRA-SHORT OPTICAL PULSES
JPH02308118A (en) * 1989-05-23 1990-12-21 Japan Aviation Electron Ind Ltd Optical switch
GB2232498A (en) * 1989-05-26 1990-12-12 Marconi Gec Ltd Optical interference filters
US6511508B1 (en) * 2000-08-04 2003-01-28 Environmental Robots, Inc. Surgical correction of human eye refractive errors by active composite artificial muscle implants
US20030139808A1 (en) * 2000-08-04 2003-07-24 Mohsen Shahinpoor Surgical correction of human eye refractive errors by active composite artificial muscle implants
US20020186928A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Kevin Curtis Tunable optical filter
US20030076604A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-24 Hagood Nesbitt W. Beam-steering optical switching apparatus

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 1140118 A (abstract) *
JP 2308118 A (abstract) *
JP 57139719 A (abstract) *
JP 60129706 A (abstract) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2416205A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable Lummer-Gehrcke plate
EP2416111A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable optical element for an interferometer
EP2416207A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 Bayer MaterialScience AG Switchable optical modulation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005085930A1 (en) Adaptive optical element comprising a polymer actuator
DE102008012825A1 (en) Micromechanical device with tilted electrodes
DE3012830C2 (en)
DE3304811C2 (en)
DE112005000510T5 (en) MEMS-based actuator devices using electrets
DE10302618B4 (en) Electrostatic actuator
EP2258004B1 (en) High-precision ultrasonic motor
EP2590315A1 (en) Drive device
DE102013217111A1 (en) Micromechanical component and method for producing a micromechanical component
EP1667612A1 (en) Focusable artificial lens for an eye
DE102004012094A1 (en) Adaptive optical unit for use in e.g. gas laser, has polymer actuator with polymer layer, electrode layers bordering both sides of actuator, and suspension for installation of unit, where suspension is formed flexibly
DE102019118198B3 (en) Ultrasonic actuator and motor with such an ultrasonic actuator
DE102008041913A1 (en) Device for light modulation, has matrix shaped electro-wetting cells, and internal electrodes, which are functionally independent, where electrodes are arranged in chamber in parallel manner
CH653141A5 (en) DEVICE FOR MODULATION OF THE OPTICAL TRANSMISSION OF A RADIATION PATH, AND A GAS ANALYZER WITH SUCH DEVICE.
EP1938397B1 (en) Ultrasonic linear motor
EP0017921B1 (en) Piezoelectric-drive system, especially for focussing systems
DE2927269C2 (en) Piezoelectric drive element for writing nozzles in ink mosaic writing devices
DE60130363T2 (en) TUNABLE OPTICAL FILTER
EP1350137B1 (en) Optical compensation element
EP1941559A1 (en) Piezoelectric movement device
DE102011113980A1 (en) Lens system with variable refraction strength
DE102013105557B4 (en) Piezoelectric actuator
EP3834280A1 (en) Piezo drive, in particular as an automatic actuating element for a vehicle component
DE102005010073B4 (en) Electromechanical precision drive system
DE102013017313A1 (en) Test pin device for use in modular test system for testing contact partner, has inner housing with inner chamber for incorporation of light conductor, where clamping element is arranged against inner housing as additional element

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection