本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有激光器已能給在軌微納衛(wèi)星提供推進(jìn)所需的激光功率，這使得在現(xiàn)有技術(shù)水平下激光微推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于微納衛(wèi)星成為可能。

激光微推力器是一種新型的微推進(jìn)系統(tǒng)，主要用于微型航天器的軌道保持、姿態(tài)控制和軌道機(jī)動(dòng)等。本文研究的微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)拼接成的微透鏡陣列主要用于激光微推力器中單脈沖激光陣列的微型聚焦?；谀壳皣鴥?nèi)微透鏡陣列的制造能力，長寬和曲率半徑均為毫米級(jí)的整體微透鏡陣列尚未研制成功，因此目前該尺寸級(jí)別的微透鏡陣列只能依靠單個(gè)微透鏡拼接實(shí)現(xiàn)。

該技術(shù)屬于微納衛(wèi)星姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中的關(guān)鍵技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的研制成功，將預(yù)示著國內(nèi)航天微納衛(wèi)星微推力技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的臺(tái)階，開展該微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)的研究，能夠大幅提高微透鏡陣列拼接效率，將對我國微納衛(wèi)星的發(fā)展起到推動(dòng)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供一種基于微透鏡陣列中所有透鏡共焦面的特性，采用光學(xué)拼接的辦法實(shí)現(xiàn)多個(gè)透明材質(zhì)的微透鏡拼接成微透鏡陣列的微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是:

本實(shí)用新型提供的一種微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)，包括顯微鏡系統(tǒng)、二維調(diào)整臺(tái)以及監(jiān)視器；顯微鏡系統(tǒng)與監(jiān)視器連接；二維調(diào)整臺(tái)安裝在顯微鏡系統(tǒng)的平臺(tái)上且位于顯微鏡鏡頭的下方；

二維調(diào)整臺(tái)包括底座、二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、連接板、玻璃平板和拼接基板；底座上對應(yīng)顯微鏡系統(tǒng)光源處開設(shè)第一圓孔，連接板上開設(shè)第二圓孔；第一圓孔和第二圓孔同軸心設(shè)置；二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在底座上，連接板安裝在二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，玻璃平板安裝在連接板上并位于第二圓孔上；拼接基板安裝在玻璃平板上；拼接基板連接微透鏡的端面必須保證平整光滑無毛刺，并與拼接基板底面保持垂直。

第一圓孔和第二圓孔的直徑大于拼接后微透鏡陣列的長度和陣列組數(shù)。第一圓孔和第二圓孔大小直接決定了可以拼接的微透鏡陣列長度和不同陣列的組數(shù)。

基于上述對微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述，現(xiàn)對該微透鏡光學(xué)拼接方法進(jìn)行介紹，包括以下步驟：

步驟1)將二維調(diào)整臺(tái)中各個(gè)零件裝配完成，并將二維調(diào)整臺(tái)放置到顯微鏡系統(tǒng)的平臺(tái)上，再將顯微鏡系統(tǒng)和監(jiān)視器連接；

步驟2)將第一個(gè)微透鏡單側(cè)面涂第一粘接膠，粘貼在拼接基板上與顯微鏡光源發(fā)射出的光束平行的端面上，通過監(jiān)視器找到第一個(gè)微透鏡放置位置，實(shí)時(shí)調(diào)整其姿態(tài)并保證成像清晰；

步驟3)通過二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)，將第一個(gè)微透鏡移出顯微鏡系統(tǒng)的視場中心，然后將第二個(gè)微透鏡單側(cè)面涂第二粘接膠，粘貼在第一個(gè)微透鏡未涂膠的端面上；

步驟4)通過監(jiān)視器的成像監(jiān)視第二個(gè)微透鏡的姿態(tài)，并調(diào)整第二個(gè)微透鏡的姿態(tài)，確保第一個(gè)微透鏡和第二個(gè)微透鏡共焦面；

步驟5)等待第一個(gè)微透鏡和第二個(gè)微透鏡之間粘接膠的固化時(shí)間；

步驟6)重復(fù)步驟2)至步驟5)，將所需的多個(gè)微透鏡進(jìn)行光學(xué)拼接，拼接過程中通過監(jiān)視器實(shí)時(shí)監(jiān)視每一個(gè)將要拼接的微透鏡的姿態(tài)從而調(diào)整每個(gè)微透鏡的姿態(tài)，使得多個(gè)微透鏡共焦面并且焦點(diǎn)共線，形成微透鏡陣列；

步驟7)將拼接好的微透鏡陣列與拼接基板分離，放入儲(chǔ)存箱待用。

為了方便微透鏡陣列完成后易于從拼接基板上拆下，微透鏡與拼接基板之間采用的第一粘接膠采用的是易溶于酒精、丙酮等實(shí)驗(yàn)室常用溶劑的非結(jié)構(gòu)膠(非結(jié)構(gòu)膠一般選用楊干漆、XM23膠、XM31膠)。而為了保證各個(gè)微透鏡之間的粘貼強(qiáng)度，微透鏡間粘接的第二粘接膠采用的是結(jié)構(gòu)膠。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型采用的拼接系統(tǒng)和拼接方法解決了目前整體微透鏡陣列無法加工制造的瓶頸問題。

2、本實(shí)用新型采用的拼接系統(tǒng)，利用顯微鏡系統(tǒng)、二維調(diào)整臺(tái)以及監(jiān)視器，可實(shí)時(shí)調(diào)整微透鏡的姿態(tài)，保證微透鏡陣列具有良好的一致性。

3、本實(shí)用新型采用的拼接系統(tǒng)和拼接方法，可同時(shí)拼接多組透鏡陣列，保證了多組透鏡陣列的快速裝調(diào)，工作效率大大提高。

4、本實(shí)用新型的第一粘接膠采用的是易溶于酒精、丙酮等實(shí)驗(yàn)室常用溶劑的非結(jié)構(gòu)膠以便于微透鏡陣列完成后易于從拼接基板上拆下，而第二粘接膠采用強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)膠保證了微透鏡之間粘接牢固。

附圖說明

圖1微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)組成圖；

圖2二維調(diào)整臺(tái)組成圖；

圖3為圖2的A向剖視圖；

附圖標(biāo)記如下：1-顯微鏡系統(tǒng)，11-顯微鏡系統(tǒng)光源，2-微透鏡陣列，3-二維調(diào)整臺(tái)，31-底座，32-二維調(diào)整機(jī)構(gòu)，33-連接板，34-玻璃平板，35-拼接基板，4-監(jiān)視器，5-第一圓孔，6-第二圓孔。

具體實(shí)施方式

以下對本實(shí)用新型的微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)進(jìn)行詳述。

如圖1至圖3所示，微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)主要包括顯微鏡系統(tǒng)1、二維調(diào)整臺(tái)3以及監(jiān)視器4；顯微鏡系統(tǒng)1與監(jiān)視器4連接；二維調(diào)整臺(tái)3安裝在顯微鏡系統(tǒng)1的平臺(tái)上且位于顯微鏡鏡頭的下方；

二維調(diào)整臺(tái)3包括底座31、二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32、連接板33、玻璃平板34和拼接基板35；底座31上對應(yīng)顯微鏡系統(tǒng)光源11處開設(shè)第一圓孔5，連接板33上開設(shè)第二圓孔6；第一圓孔5和第二圓孔6同軸心設(shè)置；二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32安裝在底座31上，連接板33安裝在二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32上，玻璃平板34安裝在連接板33上并位于第一圓孔5上；拼接基板35安裝在玻璃平板34上。拼接基板35連接微透鏡的端面必須保證平整光滑無毛刺，并與拼接基板35底面保持垂直。

在微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)使用前將二維調(diào)整臺(tái)3置于顯微鏡系統(tǒng)1下的平臺(tái)上固定，使底座31上的第一圓孔5對準(zhǔn)下方的顯微鏡系統(tǒng)光源11出口。

第一圓孔5和第二圓孔6的直徑大于拼接后微透鏡陣列的長度和陣列組數(shù)。第一圓孔5和第二圓孔6大小直接決定了可以拼接的微透鏡陣列長度和不同陣列的組數(shù)。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型中微透鏡光學(xué)拼接系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：

步驟1)按照圖2將二維調(diào)整臺(tái)中各個(gè)零件裝配完成，再按照圖1將二維調(diào)整臺(tái)放置到顯微鏡系統(tǒng)的平臺(tái)上，再將顯微鏡系統(tǒng)和監(jiān)視器連接；

步驟2)將第一個(gè)微透鏡單側(cè)面涂第一粘接膠，粘貼在拼接基板上與顯微鏡光源發(fā)射出的光束平行的端面上，通過監(jiān)視器找到第一個(gè)微透鏡放置位置，實(shí)時(shí)調(diào)整其姿態(tài)并保證成像清晰；

步驟3)通過二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)，將第一個(gè)微透鏡移出顯微鏡系統(tǒng)的視場中心，然后將第二個(gè)微透鏡單側(cè)面涂第二粘接膠，粘貼在第一個(gè)微透鏡未涂膠的端面上；

步驟4)通過監(jiān)視器的成像監(jiān)視第二個(gè)微透鏡的姿態(tài)，并調(diào)整第二個(gè)微透鏡的姿態(tài)，確保第一個(gè)微透鏡和第二個(gè)微透鏡共焦面；

步驟5)等待第一個(gè)微透鏡和第二個(gè)微透鏡之間粘接膠的固化時(shí)間；

步驟6)重復(fù)步驟2)至步驟5)，將所需的多個(gè)微透鏡進(jìn)行光學(xué)拼接，拼接過程中通過監(jiān)視器實(shí)時(shí)監(jiān)視每一個(gè)將要拼接的微透鏡的姿態(tài)從而調(diào)整每個(gè)微透鏡的姿態(tài)，使得多個(gè)微透鏡共焦面并且焦點(diǎn)共線，形成微透鏡陣列；

步驟7)將拼接好的微透鏡陣列與拼接基板分離，放入儲(chǔ)存箱待用。