在光学实验中，无论是实验室外车辆经过的震动，还是室内人员走动的细微干扰，这些环境因素都会让光路抖动、干涉条纹模糊、成像质量骤降。在追求高精度的光学实验中，任何一丝抖动都可能导致数据失真甚至实验失败。因此，如何隔离、削弱来自地面、建筑结构乃至台面仪器自身抖动的干扰，就成为保证实验可靠性和加工精度的关键。

光学平台正是为了隔绝这些振动而生。它凭借内部的阻尼结构和低固有频率设计，能够有效吸收和隔离环境振动可能引发的共振，降低振动传递率，控制振幅放大，从而最大限度抑制振动对实验的影响。从高校实验室到科研院所，几乎所有依赖光路精度的实验场景，都离不开这样一张“稳定”的台子。

隔振原理及平台类型

隔振就是在振源与被隔振设备之间布置合适的隔振器来消除或者抑制振动的直接传递。从能量角度来看，隔振就是改变激励的能量频谱结构，以减小传递的能量来抑制设备的振动。根据隔振系统中是否需要作动器等提供外加能量，隔振技术可以分为被动隔振技术和主动隔振技术。

被动隔振也称为无源隔振，是通过在地基与被隔振设备之间设置被动隔振单元来隔离或衰减传递至设备的振动。常用的被动隔振器有弹簧类、橡胶类以及压缩气体类等。由于其结构简单、容易实现、成本低廉、工作稳定可靠且不需要为隔振系统提供能量等特点，是目前应用最广泛的隔振技术。

光学平台主要由平台台面和隔振器组成，从原理上看，该光学平台可以简化看作是如图的振动系统。

图1 振动系统示意图

光学平台需要尽可能的避免与环境激励产生共振，不能避开时其响应应尽可能小。所以，光学平台需要有较大的隔振频率带宽及较小的振动传递率。
光学平台系统的固有频率可以用该公式表示：

在台面质量一定时，隔振器刚度越小，则系统的固有频率越低；而对台面来说，其刚度则越高则台面固有频率越高，越有利于拓展隔振频率带宽。

台面类型

目前主流的光学平台台面可以分为蜂窝台面、焊接台面和大理石台面这三种，其中蜂窝台面凭借其高刚度、轻重量、低应力以及优良的阻尼性能，是目前绝大多数高性能隔振平台的选择。

蜂窝台面

采用的是金属蜂窝夹在两张平板间的结构，如图从上至下分别是上面板、特殊粘着剂、隔离杯（隔离板）、不锈钢蜂窝芯材、特殊粘合剂、底板；台面侧面由内至外为：钢制蜂窝芯材、阻尼材料、外框、皮衬。

图2 蜂窝台面示意图

蜂窝台面上面板通常采用430高导磁不锈钢，外框、底板采用A3钢，对于需要无磁台面的需求，也可使用304/316L不锈钢和铝制的蜂窝内芯。六边形蜂窝内芯的设计，可以在最小材料用量下实现最大弯曲刚度的同时减轻台面的重量。

粘接工艺的使用，避免了金属焊接造成的热变形和残余应力，延长了结构的寿命，而胶层在载荷下会发生微小剪切形变，产生摩擦耗能，从而显著提高结构的内阻尼。台面侧板采用的是复合阻尼材料，具有比金属更好的阻尼性能，在充当盖子的同时可以帮助抑制台面侧面的振动。

焊接台面

通过整体焊接的钢板或井字形支撑框架构成台面内部骨架，再与上面板焊接成一体。其生产工艺相比蜂窝台面较为简单，刚性高但重量也比较大，焊接结构能承受较大的静载和冲击载荷，适合重型设备安装，由于内部多为空腔，其高频振动衰减不及蜂窝结构平台。焊接台面的成本更低，尺寸和结构可定制性较强。

图3 焊接台面

大理石台面

取材自优质的花岗岩层，天然的花岗岩经过亿万年的自然时效，其物理性能非常稳定，线膨胀系数低，在温度变化下几乎不变形。这使得它在高精度测量和需要长期保持基准面稳定的场景中表现出色。
其具备以下诸多的优点：
1. 在常温工作环境下尺寸稳定性极佳，能够长时间保持精准的规格尺寸。
2. 具备出色的耐酸碱、耐腐蚀能力，可在多种复杂化学环境中稳定使用。
3. 吸震性好，天然结构能有效减少振动干扰，适合精密加工场景，如光学实验和高精度机床定位等。
4. 无磁性，无塑性，不会对周边的电子设备等产生磁干扰，保障了使用的稳定性。
5. 平台硬度高，耐磨性好，长期频繁使用也不易出现明显磨损。
6. 即便出现局部破坏，大理石平台的整体精度依然能够得到保障，不影响其正常使用。
7. 平台表面光滑，清洁和维护相对简便，省了维护成本与时间。
8. 线胀系数小，热膨胀系数仅约为钢的一半，受温度变化影响微弱。

大理石相对较大的重量也给隔振器提出了更高的要求，通常需要高负载型的隔振器来给其提供支撑。

LBTEK提供的优质大理石平板在高精度的数控磨床磨完后再进行人工研磨，保证生产效率的同时，也能使大理石平板的精度达到微米级别。所有的孔位都在数控加工中心完成钻铣，采用独有工艺，保证螺纹孔的连接强度和孔距精度。

图4 大理石台面光学平台

隔振器类型

光学平台的隔振器主要分为固态橡胶阻尼隔振器和气浮隔振器两大类，它们在隔振原理、性能特点及适用场景上各有侧重。

固态橡胶阻尼隔振器

固态橡胶阻尼隔振器利用橡胶等高分子材料的弹性与内摩擦来吸收和耗散振动能量。其结构通常由金属支腿外壳与中间的橡胶体（圆柱形、圆锥形等）隔振组合而成，橡胶同时承受压缩与剪切作用，使隔振器在径向刚度高于轴向，从而提高横向稳定性。橡胶材料的选用常遵循国家标准（如GB/T20029‑2005），优先采用天然橡胶或合成橡胶，以保证良好的物理机械性能与耐环境性。

橡胶阻尼隔振器的固有频率一般在10Hz左右，部分精密型号可低至5‑7Hz，适用于外界振动频率在10‑200Hz的场合和对隔振要求不高的实验室环境。
固态橡胶阻尼隔振器的优点是结构简单、成本较低、无需外部气源，但阻尼参数与固有频率之间存在制约，难以同时实现极低频率与高阻尼。

气浮隔振器

气浮隔振器则依靠压缩空气（或氮气）在气室中的流动与节流阻尼来实现隔振。其核心为空气弹簧，通常设计为双腔结构：上腔与下腔通过阻尼孔相连，当平台受到振动时，气体在腔间流动，利用微米级节流孔产生层流阻尼，消耗振动能量，从而大幅降低共振幅值并缩短稳定时间。气浮隔振器的固有频率通常可控制在2Hz以下，垂直与水平方向的隔振效果均优于固态橡胶阻尼隔振器，尤其适合对抗微振动极为敏感的应用，如纳米计量、干涉测量、显微成像等。此外，气浮系统可通过调节气压力适应不同负载，并具备自动水平补偿功能。缺点是需要稳定的气源、系统成本较高，且维护比橡胶隔振复杂。

图5 气浮隔振器示意图

气浮摆杆隔振器是一种结合气浮（空气弹簧）与摆杆机构的高性能隔振装置，主要用于对水平与垂直振动都极为敏感的实验场景。其结构除了包括普通气浮隔振器的双腔空气弹簧结构，同时具有单摆或三线摆机械结构，根据摆长与频率的关系可以在水平方向获得极低的固有频率（可低至1.0‑1.5Hz），从而阻断水平振动的传递。

图6 气浮摆杆隔振器示意图

LBTEK气浮摆杆隔振光学平台，采用的是三线摆式空气弹簧隔振器，三线摆的摆动特性与气浮隔振的静压原理相结合，形成了一种高效的隔振机制。当外界振动作用于系统时，三线摆机构首先产生摆动以吸收和分散振动能量。同时，气浮隔振层通过提供稳定的支撑力和阻尼效果，进一步减少振动对负载的影响。这种组合方式使得三线摆式气浮隔振平台能够在多个方向上提供高精度的隔振效果，尤其适用于对低频振动敏感的高精度设备和仪器。

图7 气浮摆杆隔振光学平台

主动隔振也称为有源隔振，是在被动隔振系统的基础上增加额外的能源装置，通过作动器为被隔振设备施加控制力或改变其动力学特性来快速的衰减设备的振动。其工作原理如下图：

图8 主动减振控制系统原理示意图

外界振动干扰作用在受控系统中，受控系统产生响应的系统输出，而传感器检测到输出量，将输出量传输到控制器，控制器根据此输出响应和相应的控制策略，运算得到所需的控制信号，并且将控制信号传输到驱动器，驱动器根据控制信号产生相应的电流或者电压信号用以驱动主动执行器，从而调整系统的包括刚度、阻尼在内的关键参数，并且依次不断循环，动态地调整系统的参数，实现主动减振。

主动隔振平台

LBTEK提供主动隔振系列平台。主动隔振平台由底座、支撑元件、载物台、传感器、控制器和执行器系统等结构组成。载物台由弹簧支撑，使其处于浮动状态，载物台的振动状态由极其灵敏的传感器监测，控制器根据传感器的反馈信号进行分析和处理，控制器控制执行器，实时产生载物台振动的反作用力，实现6自由度的主动隔振。

图9 主动隔振平台

振动等级

在进行光学平台的选型时，还需要对振动等级有一定了解。光学平台的振动等级通常依据国际通用的微振动控制标准（VC标准）划分，VC振动等级（Vibration Criteria）是一套用于衡量和控制建筑物或设备环境中微振动水平的国际通用标准，该标准以振动速度值为核心衡量指标，常应用于精密仪器实验室、半导体工厂、医院影像科设备（MRI/CT）、光学车间等对振动敏感的场景。

VC曲线的标准震动等级或振动等级包括：Workshop(ISO)，Office(ISO)，Residential Day(ISO)，Op.Theatre(ISO)，VC-A，VC-B，VC-C，VC-D，VC-E，VC-F，VC-G， NIST-A，NIST-A1，VC-H，VC-I，VC-J，VC-K，VC-L，VC-M。

图10 隔震/隔振等级标准

这19条曲线已成为公认的隔震等级或隔振等级标准。最常见的VC等级从最宽松的VC-A到最严格的VC-G，目前一般认为VC-M是可测得的最低值。

注1：在8至80Hz（VC-A和VC-B）或1至80Hz（VC-C至VC-G）的频率范围内，以三分之一倍频程的频率带进行测量；
注2：Detail Size指微电子制造中的线宽，医疗和制药研究中的颗粒（细胞）尺寸等。它与探针技术、原子力显微镜和纳米技术的成像无关。

对于光学平台，普通的阻尼隔振平台可达到VC-B的标准，普通的气浮隔振平台可达到VC-C的标准，部分气浮摆杆隔振平台可达到VC-D的标准，而主动隔振平台则可达到VC-E/VC-F的标准。