一种通用光学元器件粘接装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，具体涉及一种通用光学元器件粘接装置。


背景技术：

2.在激光器发展历史中，固体激光器具有结构紧凑，但脉冲能量大，峰值功率高等优势，在国防工业，激光通信，雷达探测，医疗器械和工业生产等领域有广泛的应用，但是其调试却较为繁琐，对各个光学元器件的空间位置有较高的要求，如腔镜的空间方位直接影响激光器的输出功率和出光指向，再如声光晶体，空间方位直接影响声光效率。因此要提高激光器的性能指标，首先要优化光学元器件的调试方法。光学元器件种类繁多，且有不同的形状和调试要求，总体来说更准确的空间方位和较小的应力，是保证激光器更高的能量和更优的光束质量的有效手段。为保证激光器产品质量，提出了一种通用光学元器件粘接装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种通用光学元器件粘接装置。
4.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种通用光学元器件粘接装置包括六维可调工装以及可拆卸安装于六维可调工装上的通用光学元器件夹持工装；所述通用光学元器件夹持工装至少包括真空吸附式夹持工装、平面夹紧式夹持工装及侧边顶紧式夹持工装；所述六维可调工装的六个调节自由度包括仰俯调节、x
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y面旋转调节、z轴调节、y轴调节、x轴调节及x
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z面旋转调节。
5.工作原理及有益效果：1、通过多种夹持工装，可实现对更多种类的光学元器件的夹持，且再配合六维可调工装的多达六种维度的调节，可更好地方便光学元器件的调试，调试精度高，保证了激光器产品质量；
6.2、与现有技术相比，本方案的夹持工装可选择性高，可根据各种光学元器件进行旋转，且夹持工装与六维可调工装之间可拆卸的设置，操作方便。
7.进一步地，所述真空吸附式夹持工装、平面夹紧式夹持工装及侧边顶紧式夹持工装均通过顶丝和螺丝与六维可调工装连接，通过顶丝对所有夹持工装实现x
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z面旋转调节自由度限制。通过松开顶丝就可以方便地转动夹持工装实现在x
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z面旋转调节，调节好之后通过锁紧顶丝就可以限制x
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z面旋转调节的自由度，结构简单，操作方便。实际上是相当于夹持工装安装在六维可调工装上的一个可以在x
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z面旋转调节的转动件上，通过顶丝顶住夹持工装的顶部来防止夹持工装与六维可调工装之间的相对转动。
8.进一步地，所述真空吸附式夹持工装包括真空固定板和真空气嘴，所述真空固定板上设有真空通道，通过真空气嘴对真空通道抽真空实现对光学元器件的吸附操作，且所述真空固定板上设有多个与六维可调工装配合的第一通孔。此方案，通过负压吸附的原理实现对一些具有平整边缘的光学元器件的吸附操作，操作方便。
9.进一步地，所述平面夹紧式工装包括第一平面镜夹板、与第一平面镜夹板旋转连
接的第二平面镜夹板、用于调节第一平面镜夹板和第二平面镜夹板之间的松紧程度的夹紧螺丝，且所述第一平面镜夹板上设有多个与六维可调工装配合的第二通孔。此方案，对于平面类的光学元器件的夹紧更为方便，通过拧动夹紧螺丝来实现第一平面镜夹板和第二平面镜夹板之间的松紧程度调节，适合各种厚度的平面镜。
10.进一步地，所述侧边顶紧式夹持工装包括夹持板和滚花螺钉，所述夹持板上设有供光学元器件安装的安装口，通过所述滚花螺钉对安装口内的光学元器件压紧实现夹持功能，且所述夹持板上设有多个与六维可调工装配合的第三通孔。此方案，对于常见的半圆镜、圆镜或其他形状的光学元器件具有很好的夹持效果，操作极为方便，只需要通过滚花螺丝顶住光学元器件即可。
11.进一步地，所述六维可调工装包括第一转接工装、第二转接工装及第三转接工装，所述第一转接工装与光学元器件夹持工装通过顶丝和螺丝连接，通过第一转接工装实现对光学元器件的仰俯调节和x
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z面旋转调节以及x
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y面旋转调节，所述第二转接工装与第一转接工装通过z轴调节螺纹副连接，实现对光学元器件的z轴调节，所述第三转接工装与第二转接工装通过x轴调节螺纹副和y轴调节螺纹副连接，实现对光学元器件的x轴调节和y轴调节。此设置，使得六维可调工装分为三个单独的部分，分别调节三个部分或调节相邻两个部分的位置关系即可实现对光学元器件的调节，操作方便，不容易造成混淆，基本都是靠松开或拧紧螺纹件来实现松开和固定操作，结构简单，操作方便。
12.进一步地，所述第二转接工装上设有多个沿z轴方向设置的调节孔，通过z轴调节螺纹副固定在不同调节孔上实现对光学元器件的z轴调节。此方案，利用最为简单的螺丝锁在调节孔的结构，操作极为方便，可按照实际生成需求设定好调节孔的间距，从而根据需求调节即可。
13.进一步地，所述第三转接工装底部设有腰孔，且所述腰孔沿x轴方向设置或y轴方向设置。此设置，可方便第三转接工装在x轴和y轴方向上的调节和固定。
14.进一步地，x轴调节螺纹副和y轴调节螺纹副均包括一导轨和锁紧件，通过导轨实现第三转接工装和第二转接工装的x轴和y轴方向滑动调节功能，通过锁紧件实现第三转接工装和第二转接工装之间的x轴和y轴方向的自由度限制。此方案通过导轨实现第三转接工装的x轴和y轴方向的精确位置调节，通过锁紧件来进行固定，操作方便，调节精度高。
15.进一步地，所述第一转接工装、第二转接工装及第三转接工装组成7字形，使得通用光学元器件夹持工装悬空设置。此方案，可始终保证光学元器件能够在光路上，使其不受本粘结装置的干涉影响。
附图说明
16.图1是本实用新型的主视图；
17.图2是图1的侧视图；
18.图3是图1的俯视图；
19.图4是真空吸附式夹持工装的结构示意图；
20.图5是平面夹紧式夹持工装的结构示意图；
21.图6是侧边顶紧式夹持工装的结构示意图；
22.图7是第二转接工装中调节孔部分的示意图。
23.图中，1、光学元器件；2、真空固定板；3、真空气嘴；4、第一平面镜夹板；5、第二平面镜夹板；6、夹紧螺丝；7、夹持板；8、滚花螺钉；9、镜夹转接工装；10、俯仰调节螺纹副；11、水平旋转调节螺纹副；12、z轴调节螺纹副；13、y轴调节螺纹副；14、x轴调节螺纹副；15、第一转接工装；16、第二转接工装；17、第三转接工装；18、顶丝。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1
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3所示，本通用光学元器件粘接装置包括六维可调工装以及可拆卸安装于六维可调工装上的通用光学元器件夹持工装，与现有技术相比，本方案的夹持工装可选择性高，可根据各种光学元器件1进行旋转，且夹持工装与六维可调工装之间可拆卸的设置，操作方便。在图1中只展示了安装真空吸附式夹持工装的示意图，其他的夹持工装安装方式一致。
27.具体地，通用光学元器件夹持工装至少包括真空吸附式夹持工装、平面夹紧式夹持工装及侧边顶紧式夹持工装，通过多种夹持工装，可实现对更多种类的光学元器件1的夹持，且再配合六维可调工装的多达六种维度的调节，可更好地方便光学元器件1的调试，调试精度高，保证了激光器产品质量。
28.具体地，真空吸附式夹持工装、平面夹紧式夹持工装及侧边顶紧式夹持工装均通过顶丝18和螺丝与六维可调工装连接，通过顶丝18对所有夹持工装实现x
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z面旋转调节自由度限制。通过松开顶丝18就可以方便地转动夹持工装实现在x
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z面旋转调节，调节好之后通过锁紧顶丝18就可以限制x
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z面旋转调节的自由度，结构简单，操作方便。实际上是相当于夹持工装安装在六维可调工装上的一个可以在x
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z面旋转调节的镜夹转接工装9上，通过顶丝18顶住夹持工装的顶部来防止夹持工装与六维可调工装之间的相对转动。
29.请参阅图4，在本实施例中，真空吸附式夹持工装包括真空固定板2和真空气嘴3，所述真空固定板2上设有真空通道，通过真空气嘴3对真空通道抽真空实现对光学元器件1的吸附操作，且所述真空固定板2上设有多个与六维可调工装配合的第一通孔。此方案，通过负压吸附的原理实现对一些具有平整边缘的光学元器件1的吸附操作，操作方便。
30.请参阅图5，在本实施例中，平面夹紧式工装包括第一平面镜夹板4、与第一平面镜夹板4中间位置旋转连接的第二平面镜夹板5、用于调节第一平面镜夹板4和第二平面镜夹板5之间的松紧程度的夹紧螺丝6，且所述第一平面镜夹板4上设有多个与六维可调工装配合的第二通孔。此方案，对于平面类的光学元器件1的夹紧更为方便，通过拧动夹紧螺丝6来实现第一平面镜夹板4和第二平面镜夹板5之间的松紧程度调节，适合各种厚度的平面镜。
第一平面镜夹板4和第二平面镜夹板5通过附图中展示的定位销实现旋转连接。
31.请参阅图6，在本实施例中，侧边顶紧式夹持工装包括夹持板7和m4滚花螺钉8，所述夹持板7上设有供光学元器件1安装的安装口，通过所述滚花螺钉8对安装口内的光学元器件1压紧实现夹持功能，且所述夹持板7上设有多个与六维可调工装配合的第三通孔。此方案，对于常见的半圆镜、圆镜或其他形状的光学元器件1具有很好的夹持效果，操作极为方便，只需要通过滚花螺丝顶住光学元器件1即可。
32.上述三个夹持工装仅为一种较佳的实施例，当然还可以是其他类似的结构来实现本方案的功能。对于少数未有对应工装的光学元器件1，可以选用低强度光学胶，将其与载玻片粘接后，将载玻片用三个夹持工装之一固定即可。常见规格的透镜、平镜、棱镜、晶体等常见光学元器件1，均可由本装置夹持。
33.具体地，六维可调工装的六个调节自由度包括仰俯调节、x
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y面旋转调节、z轴调节、y轴调节、x轴调节及x
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z面旋转调节，六维可调工装包括第一转接工装15、第二转接工装16及第三转接工装17，所述第一转接工装15与通过光学元器件1夹持工装通过顶丝18和螺丝连接，通过第一转接工装15实现对光学元器件1的仰俯调节和x
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z面旋转调节以及x
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y面旋转调节，第二转接工装16与第一转接工装15通过z轴调节螺纹副12连接，实现对光学元器件1的z轴调节，所述第三转接工装17与第二转接工装16通过x轴调节螺纹副和y轴调节螺纹副13连接，实现对光学元器件1的x轴调节和y轴调节。此设置，使得六维可调工装分为三个单独的部分，分别调节三个部分或调节相邻两个部分的位置关系即可实现对光学元器件1的调节，操作方便，不容易造成混淆，基本都是靠松开或拧紧螺纹件来实现松开和固定操作，结构简单，因此不存在本领域技术人员不清楚如何实现的问题，操作方便。
34.请参阅图7，优选地，第二转接工装16上设有多个沿z轴方向设置的调节孔，通过z轴调节螺纹副12固定在不同调节孔上实现对光学元器件1的z轴调节。此方案，利用最为简单的螺丝锁在调节孔的结构，操作极为方便，可按照实际生成需求设定好调节孔的间距，从而根据需求调节即可。
35.其中，x轴调节螺纹副和y轴调节螺纹副13均包括一导轨和锁紧件，通过导轨实现第三转接工装17和第二转接工装16的x轴和y轴方向滑动调节功能，通过锁紧件实现第三转接工装17和第二转接工装16之间的x轴和y轴方向的自由度限制。此方案通过导轨实现第三转接工装17的x轴和y轴方向的精确位置调节，通过锁紧件来进行固定，操作方便，调节精度高。其中导轨的安装和调节方式均为常规技术手段，因此不再对其进行赘述。优选地，可通过丝杠传动方式来移动第三转接工装17和第二转接工装16的x轴和y轴方向滑动调节功能，可提供更加精确的位置调节功能，具体结构为常规技术手段，这里不再对其进行赘述。
36.当然x轴调节螺纹副和y轴调节螺纹副13还可以是常见的导轨加丝杆传动结构，通过摇动手柄来移动，操作更加方便，具体可见附图。
37.优选地，第三转接工装17底部设有腰孔，可参见图3，且所述腰孔沿x轴方向设置或y轴方向设置。此设置，可方便第三转接工装17在x轴和y轴方向上的调节和固定。
38.优选地，第一转接工装15、第二转接工装16及第三转接工装17组成7字形，使得通用光学元器件夹持工装悬空设置。此方案，可始终保证光学元器件1能够在光路上，使其不受本粘结装置的干涉影响。
39.组装步骤为：
40.步骤一、将选好对应的夹紧工装通过螺丝与镜夹转接工装9固定，并将其作为整体用顶丝18固定于俯仰调节螺纹副10、水平旋转调节螺纹副11上，其中水平旋转调节螺纹副11也就是实现x
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y面旋转调节。镜夹转接工装9为常规技术手段，只要是将柱面镜夹持工装安装在本粘结装置上。值得一提的是，俯仰调节螺纹副10、水平旋转调节螺纹副11部分的结构还可以通过现有的二维镜架来实现，如mtmso的二维精密透镜反射镜支架，或者是thorlabs的二维镜架，因此这部分结构为现有技术，本方案的改进点不在于此，因此不再对其详细进行赘述。
41.步骤二、通过螺钉将第三转接工装17与x轴调节螺纹副固定后，再将第二转接工装16固定于x轴调节螺纹副对应孔位，根据被粘接光学元器件1的高低，将z轴调节螺纹副12固定与第二转接工装16上。再将第一转接工装15和z轴调节螺纹副12固定。
42.步骤三、步骤一组装的部分固定于第一转接工装15上，至此光学元器件1粘接装置完成组装。
43.光学元器件1的调节步骤为：
44.光学元器件1固定于本装置后，通过俯仰调节螺纹副10、水平旋转调节螺纹副11、z轴调节螺纹副12、y轴调节螺纹副13、x轴调节螺纹副14实现五维精密调节，拧松图5中的顶丝18，微调镜夹转接工装9，可实现特殊需求光学元器件1六维调节。
45.通过本装置可快速调节光学元器件1的空间位置，并将其通过工装附带的锁紧装置锁紧固定，然后将其粘接固定于对应机械座上，光学元器件1粘接装置试用于批量生产调试，可大大提高生产效率。
46.本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。
47.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
48.尽管本文较多地使用了光学元器件1、真空固定板2、真空气嘴3、第一平面镜夹板4、第二平面镜夹板5、夹紧螺丝6、夹持板7、滚花螺钉8、镜夹转接工装9、俯仰调节螺纹副10、水平旋转调节螺纹副11、z轴调节螺纹副12、y轴调节螺纹副13、x轴调节螺纹副14、第一转接工装15、第二转接工装16、第三转接工装17、顶丝18等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
49.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。