瑞士Optotune扫描镜技术交流

瑞士Optotune扫描镜技术交流

一、品牌与产品概述

Optotune公司总部位于瑞士迪蒂孔，2008年从可调焦透镜技术起步，逐步扩展至激光散斑抑制器、二维快速转向镜和光束移位器等产品线。该公司的产品在医疗、生命科学、制造与物流、消费电子及通信领域均有应用。

在光束转向方向，Optotune提供快速转向镜和精细转向镜两大类产品。快速转向镜（MR系列）侧重较大的倾斜角度，配备光学位置反馈，适用于视场扩展等需要较宽扫描范围的应用。精细转向镜（FMR系列）采用超薄设计，镜面面积较大，适用于高精度微调应用。

两类产品均采用音圈驱动方案，单一光学元件实现二维光束偏转，可减少反射损耗并避免光束平移。

二、产品类型

主要产品类别包括：

快速转向镜（Fast Steering Mirrors，MR系列）

精细转向镜（Fine Steering Mirrors，FMR系列）

电动可调焦透镜（Electrically Focus Tunable Lenses）

激光散斑抑制器（Laser Speckle Reducers，LSR系列）

光束移位器（Beam Shifters）

可调棱镜（Tunable Prisms）

控制器系列（ICC-1C、ICC-4C-500、ICC-4C-2000）

评估套件（Evaluation Kits）

二维镜片基础单元（MR-E系列控制器）

XPR设备（Extended Pixel Resolution devices）

三、主要型号

以下是转向镜及相关产品的主要型号列表：

MR-15-30 —— MR系列的代表型号，镜片直径15mm，机械倾斜角度±25°

MR-10-30 —— 适合较高速度的光栅扫描应用

MR-20-30 —— 镜面尺寸较大的转向镜

FMR-20 —— FMR系列的核心型号，镜面尺寸20×20mm

MR-E-3 —— MR系列二维快速转向镜的驱动控制器（开发套件）

ICC-4C-2000 —— 可同时控制光束移位器和精细转向镜的工业电流控制器

ICC-1C —— 用于控制单个Optotune透镜的控制器

EL-10-42-OF-NIR-4D-30W —— 电动可调焦透镜型号

LSR-4C-L —— 激光散斑抑制器型号

2D Mirror Base Unit MR-E-3 —— 包含基础单元和反射镜头的完整驱动系统

四、产品介绍

MR-15-30快速转向镜

MR-15-30采用双轴音圈反射镜设计，镜面直径15mm，机械倾斜角度可达±25°，对应光学偏转范围为±50°。该镜片内置位置反馈系统，使用标准PID控制器可实现偏转角度控制精度在±5 µrad以内。全带宽扫描速度为20 Hz，若选用共振版本，单轴扫描速度可达280 Hz。旋转中心到镜面的距离约1.3 mm，有助于减少光束平移量。该产品提供受保护金、受保护银及VIS介质镀膜等多种版本，适用于可见光和近红外波段。接口方面支持USB、SPI或模拟信号输入。

工作原理：音圈驱动器围绕两个旋转轴布置，通过电流驱动反射镜产生倾斜运动。内置光学位置传感器实时采集镜片角度数据，用于闭环PID控制，结合出厂校准和温度监测，维持长期运行的稳定性。

FMR-20精细转向镜

FMR-20采用20×20 mm方形反射镜面，通光孔径较大，但机械偏转角范围为±0.2°（静态），对应约±2.3 mrad的光学偏转。全带宽响应频率为250 Hz，外形尺寸50.8×50.8×12 mm。该产品的角度分辨率可达4 µrad。FMR-20反射镜的厚度较小，适合在紧凑型手持式激光加工设备中使用。可选配受保护金镀膜或近红外介质镀膜。

工作原理：音圈驱动器布置于反射面四周，实现双轴精确运动。单个大面积反射镜完成二维光束转向，分辨率达到微弧度级别。无轴承设计有助于延长使用寿命。

MR-E-3驱动控制器

MR-E-3是为MR系列二维快速转向镜设计的驱动解决方案，以开发套件形式交付，包含MR-E-3基础单元和MR-E-3反射镜头单元两部分。基础单元包含控制电路，反射镜头单元集成了镜片和代理板。OEM版本则将裸代理板与基础单元板组合，配合1米连接线缆、电源适配器和USB线。

五、优势特点

较大镜面尺寸与偏转角度兼顾：MR系列在15 mm直径镜面上实现了±25°机械倾斜（±50°光学扫描），镜面尺寸超出多数MEMS反射镜，同时保持了较为紧凑的体积。

闭环位置反馈：MR系列内置光学位置传感器，配合标准PID控制器可实现角度精确控制。MR-15-30的角度控制精度可达到±5 µrad。位置反馈为光学类型，无额外延迟。

单一元件实现二维转向：快速转向镜和精细转向镜均使用单个光学元件完成二维光束偏转，无需中继光学系统，减少了反射损耗和光学对准工作量。

音圈驱动方案的稳定性：音圈技术相比MEMS结构在耐冲击和振动方面具有较好的表现，适用于工业环境。无轴承设计的精细转向镜在长时间运行中可维持较好的重复性。

镜面镀膜选项丰富：产品提供受保护金、受保护银及VIS介质镀膜等多种选择，覆盖可见光到近红外波段。

六、主要应用

激光雷达扫描仪：MR系列凭借较大镜面尺寸与扫描角度（100°视场）结合的特性，适用于环境感知和三维建模场景。音圈驱动方案能够提供在冲击和振动环境下的稳定运行能力。

激光加工：FMR-20的小厚度设计适合紧凑型手持式激光焊接设备。另外FMR系列反射镜后方可放置光陷阱，便于应对较高功率激光的工况。

视场扩展（FOV Expansion） ：快速转向镜与相机配合使用时，可使相机在保持高分辨率的同时覆盖更大视场范围。

自由空间光通信：FMR-20的大通光孔径和快速响应特性可用于自由空间光通信中的光束对准与稳定。