光學平臺隔(ge)振(zhen)註意(yi)事項

光(guang)學(xue)平臺隔(ge)振(zhen)註意(yi)事項

無論(lun)何(he)種激光(guang)應(ying)用(yong)，為維持光(guang)路穩定(ding)，振(zhen)動隔(ge)離(li)和桌面阻(zu)尼的重(zhong)要(yao)性(xing)都是再(zai)強(qiang)調也不為過(guo)。

壹(yi)套復雜的光學系(xi)統(tong)是否(fou)穩定(ding)，在(zai)很(hen)大程(cheng)度上取決於光學(xue)平臺和隔(ge)振(zhen)腿(tui)的性(xing)能。隨著應(ying)用(yong)的不斷豐(feng)富，光(guang)學系(xi)統(tong)的(de)設計(ji)正(zheng)變得(de)愈(yu)發(fa)復(fu)雜，也為光(guang)路穩定(ding)性(xing)帶來(lai)更大挑(tiao)戰——如(ru)果安(an)裝(zhuang)使(shi)用(yong)不正(zheng)確，即使(shi)wan美(mei)的(de)隔(ge)振(zhen)方(fang)案也(ye)難(nan)以起到(dao)效果。

光(guang)學(xue)平臺重要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)是提供(gong)動態剛(gang)度(Dynamic rigidity)。光(guang)路的(de)穩定(ding)性(xing)主(zhu)要受桌(zhuo)面長(chang)軸(zhou)方(fang)向上點(dian)對點的(de)相(xiang)對(dui)運(yun)動影(ying)響。這些(xie)相(xiang)對運(yun)動產生(sheng)於桌(zhuo)面上搭(da)建的設備、空氣調節(HVAC)系(xi)統(tong)以及(ji)其(qi)他聲音(yin)來(lai)源。削(xue)減(jian)這(zhe)些(xie)振(zhen)動的(de)jia方(fang)案是在(zai)來(lai)源處(chu)即(ji)行隔(ge)絕，比(bi)如(ru)在(zai)設備與桌面間放(fang)置柔性(xing)墊(dian)、為排氣管增(zeng)加(jia)擋(dang)板或使(shi)用(yong)隔(ge)聲罩(zhao)。需(xu)要(yao)註意(yi)的是，光學(xue)平臺盡管提(ti)供了(le)相(xiang)對穩定(ding)的(de)環(huan)境，但(dan)不能*阻(zu)止來(lai)自(zi)桌面本(ben)身(shen)的振(zhen)動，從而(er)影響桌面上的(de)其(qi)他設備。

光(guang)學(xue)元件的形(xing)變是系(xi)統(tong)不穩定(ding)的(de)第二大來(lai)源。即(ji)使(shi)將光(guang)學(xue)平臺視作剛(gang)體(ti)，該剛(gang)體(ti)的(de)固(gu)有(you)振(zhen)動依(yi)然會觸發(fa)光(guang)學調整(zheng)架(jia)的(de)自(zi)然振(zhen)動，導致(zhi)光路不穩定(ding)。為了(le)定(ding)量(liang)模(mo)擬(ni)光(guang)學調整(zheng)架(jia)在(zai)典(dian)型實(shi)驗室環(huan)境中可(ke)能產生(sheng)的位(wei)移(yi)，我(wo)們將1英寸(cun)調整(zheng)架(jia)固(gu)定(ding)於(yu)6英寸(cun)鏡(jing)柱上，並(bing)在(zai)光學(xue)平臺表(biao)面模擬類似(si)於(yu)桌(zhuo)面上的(de)風扇、電動位(wei)移(yi)臺(tai)或其(qi)他聲學(xue)擾(rao)動的(de)寬帶噪聲。調整(zheng)架(jia)的(de)位(wei)移(yi)由(you)壹個不產生(sheng)任何質(zhi)量(liang)效應的(de)激光(guang)測(ce)振(zhen)儀(yi)來(lai)測(ce)量(liang)。實(shi)驗使(shi)用(yong)了SmartTable主(zhu)動阻(zu)尼光學(xue)平臺，同時(shi)測量(liang)結構(gou)阻(zu)尼和主(zhu)動阻(zu)尼的運(yun)動，以便充分地(di)體(ti)現(xian)阻(zu)尼桌面的減(jian)振(zhen)效果。

桌(zhuo)面主(zhu)動阻(zu)尼隔(ge)振(zhen)

典(dian)型實(shi)驗室環(huan)境中，寬帶噪聲可(ke)能造(zao)成光學(xue)調整(zheng)架(jia)的(de)位(wei)移(yi)量(liang)，很(hen)大程(cheng)度上取決於其(qi)所(suo)在(zai)光學(xue)平臺的阻(zu)尼性(xing)能。

ST系(xi)列(lie)SmartTable光(guang)學(xue)平臺通(tong)過(guo)鑲(xiang)嵌於(yu)桌面結構(gou)內(nei)的(de)振(zhen)動傳(chuan)感(gan)器(qi)和促動器(qi)，以及(ji)控(kong)制電(dian)路和算法(fa)實(shi)現(xian)了主(zhu)動阻(zu)尼。

對(dui)於(yu)上述(shu)1英寸(cun)調整(zheng)架(jia)和6英寸(cun)鏡(jing)柱的(de)系(xi)統(tong)，調整(zheng)架(jia)受激時(shi)會產生(sheng)800 nm的(de)位(wei)移(yi)。如(ru)果使(shi)用(yong)SmartTable和主(zhu)動阻(zu)尼，位(wei)移(yi)會(hui)降至10到(dao)20 nm（見(jian)上圖(tu)）。因(yin)為該系(xi)統(tong)中鏡柱(zhu)、調整(zheng)架(jia)和桌面的固有(you)頻率相(xiang)近(jin)，因(yin)此(ci)振(zhen)幅(fu)較(jiao)大，桌(zhuo)面的阻(zu)尼效應得(de)到(dao)突(tu)顯(xian)。盡管實(shi)際(ji)實(shi)驗時(shi)光學(xue)元件的固(gu)有(you)頻率各(ge)不相同(tong)，但(dan)該結果確實(shi)說明(ming)了光學(xue)元件的選(xuan)擇和安(an)裝(zhuang)需(xu)要與(yu)桌(zhuo)面環(huan)境作整(zheng)體(ti)考(kao)慮，以優化光路穩定(ding)性(xing)。

壹(yi)個測試(shi)桌面作用(yong)力與(yu)調整(zheng)架(jia)水平位(wei)移(yi)關(guan)系(xi)的(de)模(mo)擬(ni)實(shi)驗示(shi)意(yi)圖(tu)

接著我(wo)們測(ce)試(shi)了(le)0.5英寸(cun)鏡(jing)柱和鏡座(zuo)的組(zu)合，總(zong)高6英寸(cun)，如(ru)上圖(tu)所示(shi)。鏡(jing)柱頂端(duan)安(an)置了壹個質量(liang)近(jin)似(si)於(yu)普通(tong)調整(zheng)架(jia)的(de)加(jia)速(su)度計(ji)，以監控(kong)水平方(fang)向上的(de)位(wei)移(yi)；桌(zhuo)面上安(an)裝(zhuang)的(de)力傳(chuan)感(gan)器(qi)則用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)模(mo)擬(ni)作(zuo)用(yong)力，進(jin)而(er)得(de)出(chu)作用(yong)力轉化為相(xiang)對位(wei)移(yi)的(de)關系(xi)方(fang)程。下(xia)圖(tu)可(ke)見(jian)，無論(lun)主(zhu)動阻(zu)尼開啟或關(guan)閉，鏡柱(zhu)/鏡(jing)座(zuo)在(zai)自(zi)然振(zhen)動模(mo)式下(xia)都(dou)會(hui)產生(sheng)兩(liang)個共振(zhen)峰(feng)（紅(hong)色(se)）。開啟主(zhu)動阻(zu)尼可(ke)以抑制桌(zhuo)面的固有(you)振(zhen)動，但(dan)鏡柱/鏡(jing)座(zuo)的(de)自(zi)然振(zhen)動並(bing)不能被(bei)有(you)效隔(ge)離(li)。

上述(shu)實(shi)驗不僅驗證了桌面主(zhu)動阻(zu)尼的效果，同時(shi)也證實(shi)了(le)光學(xue)元件的振(zhen)動對(dui)光(guang)路穩定(ding)性(xing)存在(zai)影響。削減(jian)這(zhe)些(xie)振(zhen)動的(de)方(fang)式包括(kuo)：壹、盡可(ke)能降低(di)光(guang)路高度，二(er)、對靈敏度高的光(guang)學元件使(shi)用(yong)wen定(ding)的(de)鏡柱和夾具，三(san)、盡量(liang)將這(zhe)些(xie)高精度元件固定(ding)於(yu)光學平臺中央(yang)，四(si)、如(ru)果必(bi)須使(shi)用(yong)較高的光(guang)路，hao用(yong)直(zhi)徑較大的(de)鏡(jing)柱(zhu)來(lai)支撐光(guang)學件。

桌(zhuo)腿(tui)氣浮(fu)隔(ge)振(zhen)

系(xi)統(tong)穩定(ding)性(xing)不只受高頻振(zhen)動的(de)影(ying)響，低(di)頻振(zhen)動的(de)幹(gan)擾(rao)同樣(yang)需要重(zhong)視，尤其(qi)在(zai)系(xi)統(tong)組(zu)件的頻率附近(jin)。氣浮(fu)隔(ge)振(zhen)腿(tui)的主(zhu)要作用(yong)除了支撐，還(hai)體(ti)現(xian)在(zai)能有(you)效削減(jian)傳(chuan)遞到(dao)桌(zhuo)面的低(di)頻地表(biao)振(zhen)動。

與(yu)標(biao)準的(de)實(shi)驗室工(gong)作臺相比(bi)，Newport氣浮(fu)隔(ge)振(zhen)平臺對地(di)面振(zhen)動的(de)傳(chuan)遞率(lv)大幅(fu)下(xia)降

平臺安(an)裝(zhuang)註意(yi)事項

設計(ji)隔(ge)振(zhen)系(xi)統(tong)的(de)後壹步——在(zai)做(zuo)出(chu)終訂(ding)購決(jue)定(ding)之(zhi)前(qian)，還(hai)需要(yao)考(kao)慮復(fu)雜的安(an)裝(zhuang)因(yin)素。

隔(ge)振(zhen)平臺系(xi)統(tong)能不能運(yun)載到實(shi)驗室位(wei)置，是壹定(ding)要(yao)慎重考慮的(de)。與(yu)工(gong)程人員、同事(shi)、或裝(zhuang)配(pei)工(gong)壹同走壹遍安(an)裝(zhuang)路線——接收(shou)點、電(dian)梯、走廊(lang)、門口甚(shen)至窗口（如果需要(yao)使(shi)用(yong)起重(zhong)機(ji)），可(ke)以發(fa)現(xian)可(ke)能存(cun)在(zai)的物(wu)流問題(ti)，並(bing)對系(xi)統(tong)方(fang)案做(zuo)出(chu)必(bi)要的修(xiu)改(gai)。

其(qi)次需要註意(yi)的是實(shi)驗室的配(pei)套設備，包括電壓(ya)電流、照(zhao)明(ming)、幹(gan)燥氣體(ti)供(gong)應(ying)（用(yong)於支持維持系(xi)統(tong)）以及(ji)空(kong)氣調節系(xi)統(tong)。如(ru)果缺(que)乏清(qing)潔的(de)幹(gan)燥氣體(ti)，則需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)高質量(liang)的(de)空(kong)氣壓(ya)縮機(ji)。不潔或潮濕(shi)的(de)氣體(ti)會(hui)ji大地(di)影(ying)響氣浮(fu)隔(ge)振(zhen)系(xi)統(tong)，不合規(gui)定(ding)的(de)電源會(hui)產生(sheng)不必(bi)要的噪聲，乃(nai)至精密(mi)電子設備的浪(lang)湧(yong)。

後需要指出(chu)，安(an)裝(zhuang)工(gong)作需要由(you)購買(mai)過(guo)相(xiang)應保險的(de)專(zhuan)業人士使(shi)用(yong)正(zheng)確的工(gong)具來(lai)完成，決不能出(chu)現十(shi)幾(ji)人擡起(qi)桌(zhuo)面讓其(qi)他數人(ren)移(yi)動桌(zhuo)腿(tui)的情況(kuang)。地(di)震(zhen)多發(fa)區的(de)實(shi)驗室設備選(xuan)擇更需要(yao)考(kao)慮建築物的防震需(xu)求。

總(zong)而(er)言(yan)之，盡管當(dang)代(dai)的(de)振(zhen)動隔(ge)離(li)系(xi)統(tong)已經(jing)ji大地(di)提(ti)升(sheng)了(le)光電類應(ying)用(yong)的穩定(ding)性(xing)，它們並(bing)非能解(jie)決所有(you)問題(ti)的(de)靈丹妙藥。光路穩定(ding)性(xing)是由(you)整(zheng)個振(zhen)動傳(chuan)遞“結構(gou)回(hui)路”決(jue)定(ding)的(de)，包括支撐結構(gou)、光(guang)機(ji)械(xie)件、光學(xue)元件和運動控(kong)制系(xi)統(tong)。綜(zong)合考(kao)慮振(zhen)動環(huan)境、削減(jian)聲音(yin)的(de)影響、移(yi)除平臺上和平臺附近(jin)不必(bi)要的振(zhen)動來(lai)源、以及(ji)使(shi)用(yong)正(zheng)確的隔(ge)振(zhen)平臺安(an)裝(zhuang)方(fang)法，都(dou)是提升(sheng)隔(ge)振(zhen)性(xing)能需(xu)要註意(yi)的事項。

森(sen)泉(quan)為您(nin)的(de)科研事(shi)業(ye)添(tian)磚(zhuan)加(jia)瓦：

1）  激光(guang)控(kong)制：激光(guang)電(dian)流源、激光(guang)器(qi)溫(wen)控(kong)器(qi)、激光(guang)器(qi)控(kong)制、伺(si)服(fu)設備與系(xi)統(tong)等等

2）  探(tan)測(ce)器(qi)：光(guang)電探(tan)測(ce)器(qi)、單光(guang)子計數器(qi)、單光(guang)子探(tan)測(ce)器(qi)、CCD、光(guang)譜分(fen)析系(xi)統(tong)等等

3）  定(ding)位(wei)與(yu)加(jia)工(gong)：納米定(ding)位(wei)系(xi)統(tong)、微(wei)納(na)運(yun)動系(xi)統(tong)、多維位(wei)移(yi)臺(tai)、旋(xuan)轉臺(tai)、微型操作(zuo)器(qi)等等

4）  光(guang)源：半(ban)導體(ti)激光(guang)器(qi)、固(gu)體(ti)激光(guang)器(qi)、單頻激光(guang)器(qi)、單縱(zong)模(mo)激光(guang)器(qi)、窄(zhai)線寬激光(guang)器(qi)、光(guang)通(tong)訊波(bo)段(duan)激光(guang)器(qi)、CO2激光(guang)器(qi)、中紅(hong)外(wai)激光(guang)器(qi)、染(ran)料(liao)激光(guang)器(qi)、飛(fei)秒超快激光(guang)器(qi)等等

5）  光(guang)機(ji)械(xie)件：用(yong)於光(guang)路系(xi)統(tong)搭(da)建的高品質(zhi)無應(ying)力(li)光機(ji)械(xie)件，如光(guang)學調整(zheng)架(jia)、鏡(jing)架(jia)、支撐桿(gan)、固定(ding)底座(zuo)等等

6）  光(guang)學(xue)平臺：主(zhu)動隔(ge)振(zhen)平臺、氣浮(fu)隔(ge)振(zhen)臺(tai)、實(shi)驗桌、剛(gang)性(xing)工(gong)作臺、面包板、隔(ge)振(zhen)、隔(ge)磁、隔(ge)聲綜(zong)合解(jie)決方(fang)案等等

7）  光(guang)學(xue)元件：各(ge)類晶(jing)體(ti)、光(guang)纖(xian)、偏(pian)轉鏡(jing)、反射鏡、透射鏡、半(ban)透半(ban)反鏡(jing)、濾光片、衰減(jian)片(pian)、玻(bo)片等等

8） 染(ran)料(liao)：激光(guang)染(ran)料(liao)、熒光(guang)染(ran)料(liao)、光(guang)致變色(se)染(ran)料(liao)、光(guang)致發(fa)光(guang)染(ran)料(liao)、吸(xi)收(shou)染(ran)料(liao)等等