平面薄板光學(xué)元件的夾具和裝夾方法
【專利摘要】一種平面薄板光學(xué)元件的夾具和裝夾方法，該夾具的構(gòu)成包括鏡框、法蘭底條、平面薄板光學(xué)元件、襯墊、壓板、圓柱頭螺釘、蝶形墊片和內(nèi)六角螺釘。本發(fā)明利用金屬結(jié)構(gòu)直接裝夾，避免了使用有機(jī)材料，不會(huì)因?yàn)榧す怆s散光輻照而產(chǎn)生污染，同時(shí)能夠在很大程度上降低對(duì)機(jī)械加工的精度要求，并且能保證對(duì)于大口徑平面薄板光學(xué)元件在裝夾后的裝夾變形量遠(yuǎn)好于現(xiàn)有裝夾方法，能實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力裝夾。可廣泛應(yīng)用于平面薄板元件在光學(xué)工程、光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中的裝夾，特別是在真空環(huán)境以及潔凈度要求高的環(huán)境下，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利說明】平面薄板光學(xué)元件的夾具和裝夾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)元件，特別是一種用于平面薄板光學(xué)元件的夾具和裝夾方法，可 廣泛應(yīng)用于平面薄板元件在光學(xué)工程、光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中的裝夾，特別是在真空環(huán)境以及潔 凈度要求高的環(huán)境下，此方法尤其能夠滿足大口徑平面薄板光學(xué)元件的裝夾，并達(dá)到無污 染、無應(yīng)力的要求。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于平面薄板光學(xué)元件，通常定義為鏡片外形尺寸與其厚度的比為10:1及以上， 此范圍均屬于薄型光學(xué)元件。目前，高功率激光的發(fā)展趨勢(shì)是大口徑、高通量、列陣化方向 發(fā)展，防止B積分增量過大，薄形光學(xué)元件被廣范使用，要實(shí)現(xiàn)激光高通量傳輸必須具備一 個(gè)潔凈、干燥、無污染的環(huán)境，傳統(tǒng)的有機(jī)物無應(yīng)力裝夾顯然無法滿足該要求。這主要是傳 統(tǒng)有機(jī)物無應(yīng)力裝夾方式用的是硅膠、真空橡皮或軟木等，其在高功率激光直接或間接輻 照下會(huì)產(chǎn)生污染物--氣溶膠，分布于整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境而對(duì)光學(xué)元件產(chǎn)生污染，從而使光學(xué) 元件在激光輻照下?lián)p傷或損傷增長。況且，薄板光學(xué)元件的夾具對(duì)機(jī)械加工要求特別高，通 常加工精度都無法滿足裝夾薄板光學(xué)元件的平面度要求，即對(duì)鏡面產(chǎn)生應(yīng)力。所以，薄板光 學(xué)元件的裝夾方式必須有效解決。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的問題是克服現(xiàn)有機(jī)械加工技術(shù)的不足，提供一種用于平面薄板光 學(xué)元件的夾具和裝夾方法，該方法工藝步驟簡單、成本低，并能實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力裝夾，且能在特 殊條件下避免二次污染，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0005] -種平面薄板光學(xué)元件的夾具，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括金屬的鏡框、法蘭底條、襯 墊、壓板、圓柱頭螺釘、蝶形墊片，內(nèi)六角螺釘，上述元件的位置關(guān)系如下：
[0006] 待夾持的四邊形平面薄板光學(xué)元件在通光孔徑外應(yīng)留有一定的周邊，供所述的法 蘭底條和襯墊貼設(shè)，所述的鏡框、法蘭底條和襯墊的形狀與所述的平面薄板光學(xué)元件的周 邊的形狀相同；
[0007] 所述的法蘭底條通過內(nèi)六角螺釘連接在所述的鏡框的內(nèi)邊口，所述的平面薄板光 學(xué)元件置于所述的鏡框和法蘭底條上，再放上襯墊，所述的圓柱頭螺釘穿過蝶形墊片和壓 板將所述的襯墊和所述的鏡框連接在一起，使所述的襯墊和法蘭底條與所述的平面薄板光 學(xué)元件的兩面精密貼合。
[0008] 所述的用于平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的平面薄板光學(xué)元件形狀 為正方形或長方形。
[0009] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條是通過內(nèi)六角螺釘 安裝在鏡框的邊框上，鏡框的每條邊安裝一條法蘭底條。
[0010] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條的兩端分別有一個(gè) 凸臺(tái)，該凸臺(tái)的長度一般為該條邊長的1/10。
[0011] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的每根襯墊的兩端分別有一個(gè) 襯墊凸臺(tái)，該襯墊凸臺(tái)的長度一般為該條邊長的1/10,所述的襯墊凸臺(tái)的位置與所述的法 蘭底條的凸臺(tái)位置相對(duì)應(yīng)。
[0012] 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的壓板位于所 述的襯墊凸臺(tái)的位置內(nèi)側(cè)，壓板位置緊貼襯墊凸臺(tái)位置，但不重疊，對(duì)于四邊形平面薄板光 學(xué)兀件共有八個(gè)壓板。
[0013] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具對(duì)平面薄板光學(xué)元件的裝夾方法，其特征在于該 方法包括下列步驟：
[0014] ①內(nèi)六角螺釘將法蘭底條與鏡框貼合安裝；
[0015] ②在0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試四條法蘭底條的八個(gè)凸臺(tái)，修正凸臺(tái)，使其 等1? ;
[0016] ③0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試襯墊的八個(gè)襯墊凸臺(tái)，修正襯墊凸臺(tái)，使其等 商；
[0017] ④將平面薄板光學(xué)元件放入安裝有法蘭底條的鏡框中；
[0018] ⑤將所述的襯墊放在所述的平面薄板光學(xué)元件的上方，使平面薄板光學(xué)元件在法 蘭底條和襯塾之間；
[0019] ⑥圓柱頭螺釘穿過蝶形墊片和壓板將襯墊和鏡框連接在一起，旋轉(zhuǎn)圓柱頭螺釘使 蝶形墊片的變形量約為60% -70%，即所述的平面薄板光學(xué)元件緊密貼合于法蘭底條和襯 墊之間。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)效果：
[0021] 由于本發(fā)明利用金屬結(jié)構(gòu)直接裝夾，避免了使用有機(jī)材料，不會(huì)因?yàn)榧す怆s散光 輻照而產(chǎn)生污染，同時(shí)能夠在很大程度上降低對(duì)機(jī)械加工的精度要求，并且能保證對(duì)于大 口徑平面薄板光學(xué)元件在裝夾后的裝夾變形量遠(yuǎn)好與現(xiàn)有裝夾方法，能實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力裝夾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明平板光學(xué)元件的夾具的結(jié)構(gòu)主視圖
[0023] 圖2是本發(fā)明平板光學(xué)元件的夾具的結(jié)構(gòu)左視圖
[0024] 圖3是本發(fā)明平板光學(xué)元件的夾具的放大結(jié)構(gòu)圖
[0025] 圖4是本發(fā)明平板光學(xué)元件的夾具的結(jié)構(gòu)后視圖
[0026] 圖5是本發(fā)明中的法蘭底條結(jié)構(gòu)圖
[0027] 圖6是本發(fā)明中的鏡框、法蘭底條的安裝結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0029] 本實(shí)施例安裝的平面薄板光源元件長寬尺寸分別為380mmX 380mm，厚度為10mm， 通光孔徑為370_X 370mm該尺寸屬于超薄板光學(xué)元件。
[0030] 先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明平板光學(xué)元件的夾具的結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是左視圖，由 圖中可見，本發(fā)明平面薄板光學(xué)元件的夾具，其構(gòu)成包括金屬的鏡框1、法蘭底條2、襯墊4、 壓板5、圓柱頭螺釘6、蝶形墊片7,內(nèi)六角螺釘8,上述元件的位置關(guān)系如下：
[0031] 待夾持的四邊形平面薄板光學(xué)元件3在通光口徑外應(yīng)留有每邊5_供所述的法蘭 底條2和襯墊4貼設(shè)，所述的鏡框1、法蘭底條2和襯墊4的形狀與所述的平面薄板光學(xué)元 件3的周邊的形狀相同；
[0032] 所述的法蘭底條2通過內(nèi)六角螺釘8連接在所述的鏡框1的內(nèi)邊口，所述的平面 薄板光學(xué)元件3置于所述的鏡框1和法蘭底條2上，再放上襯墊4,所述的圓柱頭螺釘6穿 過蝶形墊片7和壓板5將所述的襯墊4和所述的鏡框1連接在一起，使所述的襯墊4和法 蘭底條2與所述的平面薄板光學(xué)元件3的兩面精密貼合，見圖3、圖4。
[0033] 所述的用于平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的平面薄板光學(xué)元件3形 狀為正方形或長方形，本實(shí)施例是以長寬分別為380mm和380mm的長方形平面薄板光學(xué)元 件為例。
[0034] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條2是通過內(nèi)六角螺 釘8安裝在鏡框1的邊框上，鏡框1的每條邊安裝一條法蘭底條2。
[0035] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條2的兩端分別有一 個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)的長度一般為該條邊長的1/10,本實(shí)施例中該凸臺(tái)的長度為長邊38_，短 邊38_，圖5是本發(fā)明法蘭底條結(jié)構(gòu)圖，對(duì)于四邊形平面薄板光學(xué)元件的四條法蘭底條2共 有八個(gè)凸臺(tái)。
[0036] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的每根襯墊4的兩端分別有一 個(gè)襯墊凸臺(tái)，該襯墊凸臺(tái)的的長度一般為該條邊長的1/10,本實(shí)施例中該凸臺(tái)的長度分別 為38_，所述的襯墊凸臺(tái)的位置與所述的法蘭底條2的凸臺(tái)位置相對(duì)應(yīng)。
[0037] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的壓板5位于所述的襯墊凸臺(tái) 位置內(nèi)側(cè)，壓板5位置緊貼襯墊凸臺(tái)位置，但不重疊，對(duì)于四邊形平面薄板光學(xué)元件共有八 個(gè)壓板5。
[0038] 所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具對(duì)平面薄板光學(xué)元件的裝夾方法，其特征在于該 方法包括下列步驟：
[0039] ①用內(nèi)六角螺釘8將法蘭底條2與鏡框1貼合安裝，見圖6 ;
[0040] ②在0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試四條法蘭底條2的八個(gè)凸臺(tái)，修正凸臺(tái)使其 等高，法蘭底條2的八個(gè)凸臺(tái)組成的平面度小于10 μ m ;
[0041] ③在0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試襯墊4的八個(gè)凸臺(tái)，修正凸臺(tái)使其等高，襯墊 4的八個(gè)凸臺(tái)組成的平面度小于ΙΟμ--;
[0042] ④將平面薄板光學(xué)元件3放入安裝有法蘭底條2的鏡框1中；
[0043] ⑤將襯墊4放在平面薄板光學(xué)元件3上方，使平面薄板光學(xué)元件3在法蘭底條2 和襯墊4之間；
[0044] ⑥圓柱頭螺釘6穿過蝶形墊片7和壓板5將襯墊4和鏡框1連接在一起，旋轉(zhuǎn)圓 柱頭螺釘6使蝶形墊片7的變形量約為60% -70%，即所述的平面薄板光學(xué)元件3緊密貼 合于法蘭底條2和襯墊4之間，且蝶形墊片7起到了防止內(nèi)圓柱頭螺釘6松動(dòng)的作用。
[0045] 實(shí)驗(yàn)表明，由于本發(fā)明利用金屬結(jié)構(gòu)直接裝夾，避免了使用有機(jī)材料，不會(huì)因?yàn)榧?光雜散光輻照而產(chǎn)生污染，同時(shí)能夠在很大程度上降低對(duì)機(jī)械加工的精度要求。本實(shí)施例 中的平面薄板光學(xué)元件3在安裝前自身的反射面型為9wave，經(jīng)過本方法裝夾后的反射面 型為llwave，而本實(shí)施例中的平面薄板光學(xué)元件使用現(xiàn)有常規(guī)的裝夾方法，裝夾后的的反 射面型一般為30wave以上?？梢姡痉椒軌虮ＷC對(duì)于大口徑平面薄板光學(xué)元件在裝夾后 的裝夾變形量遠(yuǎn)好與現(xiàn)有裝夾方法，能實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力裝夾。
【權(quán)利要求】
1. 一種平面薄板光學(xué)元件的夾具，特征在于其構(gòu)成包括金屬的鏡框（1)、法蘭底條 (2) 、襯墊（4)、壓板（5)、圓柱頭螺釘（6)、蝶形墊片（7)和內(nèi)六角螺釘（8)，上述元件的位置 關(guān)系如下： 所述的鏡框（1)、法蘭底條（2)和襯墊（4)的形狀與待夾持的平面薄板光學(xué)元件（3)的 周邊的形狀相同，所述的四邊形平面薄板光學(xué)元件（3)在通光孔徑外應(yīng)留有一定的周邊， 供所述的法蘭底條（2)和襯墊（4)貼設(shè)，； 所述的法蘭底條（2)通過內(nèi)六角螺釘（8)連接在所述的鏡框（1)的內(nèi)邊口，所述的平 面薄板光學(xué)元件（3)置于所述的鏡框（1)和法蘭底條（2)上，再放上襯墊（4)，所述的圓柱 頭螺釘（6)穿過蝶形墊片（7)和壓板（5)將所述的襯墊（4)和所述的鏡框⑴連接在一起， 使所述的襯墊（4)和法蘭底條（2)與所述的平面薄板光學(xué)元件（3)的兩面精密貼合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的平面薄板 光學(xué)元件（3)形狀為正方形或長方形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條（2) 是通過內(nèi)六角螺釘（8)安裝在鏡框（1)的邊框上，鏡框（1)的每條邊安裝一條法蘭底條 ⑵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的法蘭底條（2) 的兩端分別有一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)的長度一般為該條邊長的1/10。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的每根襯墊（4) 的兩端分別有一個(gè)襯墊凸臺(tái)，該襯墊凸臺(tái)的長度一般為該條邊長的1/10,所述的襯墊凸臺(tái) 的位置與所述的法蘭底條（2)的凸臺(tái)的位置相對(duì)應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具，其特征在于所述的壓板（5)位于 所述的襯墊凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)，壓板（5)位置緊貼襯墊凸臺(tái)位置，但不重疊，對(duì)于四邊形平面薄板 光學(xué)兀件共有八個(gè)壓板（5)。
7. 利用權(quán)利要求1所述的平面薄板光學(xué)元件的夾具對(duì)平面薄板光學(xué)元件的裝夾方法， 其特征在于該方法包括下列步驟： ① 用內(nèi)六角螺釘（8)將法蘭底條（2)與鏡框（1)貼合安裝； ② 在0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試四條法蘭底條（2)的八個(gè)凸臺(tái)，修正凸臺(tái)使其等 商； ③ 在0級(jí)大理石平面上用千分表測(cè)試襯墊（4)的八個(gè)襯墊凸臺(tái)，修正襯墊凸臺(tái)使其等 商； ④ 將平面薄板光學(xué)元件（3)放入安裝有法蘭底條（2)的鏡框（1)中； ⑤ 將所述的襯墊（4)放在所述的平面薄板光學(xué)元件（3)的上方，使平面薄板光學(xué)元件 (3) 在法蘭底條⑵和襯墊（4)之間； ⑥ 圓柱頭螺釘（6)穿過蝶形墊片（7)和壓板（5)將襯墊（4)和鏡框（1)連接在一起， 旋轉(zhuǎn)圓柱頭螺釘（6)使蝶形墊片（7)的變形量60%-70%，使所述的平面薄板光學(xué)元件（3) 緊密貼合于法蘭底條（2)和襯墊（4)之間。
【文檔編號(hào)】G02B7/00GK104111511SQ201410318709
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】邵平, 居玲潔, 喬戰(zhàn)峰, 趙東峰, 馬曉君 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所