瑞士Optotune掃描鏡技術交流

瑞士Optotune掃描鏡技術交流

一、品牌與產品概述

Optotune公司總部位于瑞士迪蒂孔，2008年從可調焦透鏡技術起步，逐步擴展至激光散斑抑制器、二維快速轉向鏡和光束移位器等產品線。該公司的產品在醫療、生命科學、制造與物流、消費電子及通信領域均有應用。

在光束轉向方向，Optotune提供快速轉向鏡和精細轉向鏡兩大類產品。快速轉向鏡（MR系列）側重較大的傾斜角度，配備光學位置反饋，適用于視場擴展等需要較寬掃描范圍的應用。精細轉向鏡（FMR系列）采用超薄設計，鏡面面積較大，適用于高精度微調應用。

兩類產品均采用音圈驅動方案，單一光學元件實現二維光束偏轉，可減少反射損耗并避免光束平移。

二、產品類型

主要產品類別包括：

快速轉向鏡（Fast Steering Mirrors，MR系列）

精細轉向鏡（Fine Steering Mirrors，FMR系列）

電動可調焦透鏡（Electrically Focus Tunable Lenses）

激光散斑抑制器（Laser Speckle Reducers，LSR系列）

光束移位器（Beam Shifters）

可調棱鏡（Tunable Prisms）

控制器系列（ICC-1C、ICC-4C-500、ICC-4C-2000）

評估套件（Evaluation Kits）

二維鏡片基礎單元（MR-E系列控制器）

XPR設備（Extended Pixel Resolution devices）

三、主要型號

以下是轉向鏡及相關產品的主要型號列表：

MR-15-30 —— MR系列的代表型號，鏡片直徑15mm，機械傾斜角度±25°

MR-10-30 —— 適合較高速度的光柵掃描應用

MR-20-30 —— 鏡面尺寸較大的轉向鏡

FMR-20 —— FMR系列的核心型號，鏡面尺寸20×20mm

MR-E-3 —— MR系列二維快速轉向鏡的驅動控制器（開發套件）

ICC-4C-2000 —— 可同時控制光束移位器和精細轉向鏡的工業電流控制器

ICC-1C —— 用于控制單個Optotune透鏡的控制器

EL-10-42-OF-NIR-4D-30W —— 電動可調焦透鏡型號

LSR-4C-L —— 激光散斑抑制器型號

2D Mirror Base Unit MR-E-3 —— 包含基礎單元和反射鏡頭的完整驅動系統

四、產品介紹

MR-15-30快速轉向鏡

MR-15-30采用雙軸音圈反射鏡設計，鏡面直徑15mm，機械傾斜角度可達±25°，對應光學偏轉范圍為±50°。該鏡片內置位置反饋系統，使用標準PID控制器可實現偏轉角度控制精度在±5 µrad以內。全帶寬掃描速度為20 Hz，若選用共振版本，單軸掃描速度可達280 Hz。旋轉中心到鏡面的距離約1.3 mm，有助于減少光束平移量。該產品提供受保護金、受保護銀及VIS介質鍍膜等多種版本，適用于可見光和近紅外波段。接口方面支持USB、SPI或模擬信號輸入。

工作原理：音圈驅動器圍繞兩個旋轉軸布置，通過電流驅動反射鏡產生傾斜運動。內置光學位置傳感器實時采集鏡片角度數據，用于閉環PID控制，結合出廠校準和溫度監測，維持長期運行的穩定性。

FMR-20精細轉向鏡

FMR-20采用20×20 mm方形反射鏡面，通光孔徑較大，但機械偏轉角范圍為±0.2°（靜態），對應約±2.3 mrad的光學偏轉。全帶寬響應頻率為250 Hz，外形尺寸50.8×50.8×12 mm。該產品的角度分辨率可達4 µrad。FMR-20反射鏡的厚度較小，適合在緊湊型手持式激光加工設備中使用。可選配受保護金鍍膜或近紅外介質鍍膜。

工作原理：音圈驅動器布置于反射面四周，實現雙軸精確運動。單個大面積反射鏡完成二維光束轉向，分辨率達到微弧度級別。無軸承設計有助于延長使用壽命。

MR-E-3驅動控制器

MR-E-3是為MR系列二維快速轉向鏡設計的驅動解決方案，以開發套件形式交付，包含MR-E-3基礎單元和MR-E-3反射鏡頭單元兩部分。基礎單元包含控制電路，反射鏡頭單元集成了鏡片和代理板。OEM版本則將裸代理板與基礎單元板組合，配合1米連接線纜、電源適配器和USB線。

五、優勢特點

較大鏡面尺寸與偏轉角度兼顧：MR系列在15 mm直徑鏡面上實現了±25°機械傾斜（±50°光學掃描），鏡面尺寸超出多數MEMS反射鏡，同時保持了較為緊湊的體積。

閉環位置反饋：MR系列內置光學位置傳感器，配合標準PID控制器可實現角度精確控制。MR-15-30的角度控制精度可達到±5 µrad。位置反饋為光學類型，無額外延遲。

單一元件實現二維轉向：快速轉向鏡和精細轉向鏡均使用單個光學元件完成二維光束偏轉，無需中繼光學系統，減少了反射損耗和光學對準工作量。

音圈驅動方案的穩定性：音圈技術相比MEMS結構在耐沖擊和振動方面具有較好的表現，適用于工業環境。無軸承設計的精細轉向鏡在長時間運行中可維持較好的重復性。

鏡面鍍膜選項豐富：產品提供受保護金、受保護銀及VIS介質鍍膜等多種選擇，覆蓋可見光到近紅外波段。

六、主要應用

激光雷達掃描儀：MR系列憑借較大鏡面尺寸與掃描角度（100°視場）結合的特性，適用于環境感知和三維建模場景。音圈驅動方案能夠提供在沖擊和振動環境下的穩定運行能力。

激光加工：FMR-20的小厚度設計適合緊湊型手持式激光焊接設備。另外FMR系列反射鏡后方可放置光陷阱，便于應對較高功率激光的工況。

視場擴展（FOV Expansion） ：快速轉向鏡與相機配合使用時，可使相機在保持高分辨率的同時覆蓋更大視場范圍。

自由空間光通信：FMR-20的大通光孔徑和快速響應特性可用于自由空間光通信中的光束對準與穩定。