CN108931842A - 光学镜片定位封接结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种光学镜片定位封接结构，包括：镜片安装座，所述镜片安装座具有镜片安装面；安装孔，所述安装孔位于镜片安装面内；弹性部件，所述弹性部件位于安装孔内；光学镜片，通过粘接剂与镜片安装面连接，且与所述弹性部件接触。本发明在镜片安装座的安装面上设置弹性部件，能防止镜片的镜面直接接触安装面而导致的镜面磨损与污染损伤；避免反复拆装镜片进行修磨而导致的生产效率低下。另外，通过粘接剂将光学镜片与镜片安装面进行连接能有效固定光学镜片，准直光路，避免光学镜片的滑动导致的无法准确地校准光学谐振腔的光路。

Description

光学镜片定位封接结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及气体激光器领域，特别涉及封离型折叠CO2激光器谐振腔转折光学镜片的定位封接技术。

背景技术

二氧化碳激光器是一种用途很广的电真空器件，其光学谐振腔内充有低真空状态的二氧化碳及其它辅助气体作为激光介质，通过电激励获得激光输出。在激光器的装配制作过程中，其光学谐振腔光路中的所有光学镜片都必须进行光路准直，准确定位后将光学镜片用密封胶固定在安装面上。

目前的二氧化碳激光器中，放电管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以二氧化碳气体和其他辅助气体；电极一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是反射镜片，另一端是输出镜片。当在电极上加高电压，放电管中产生辉光放电，经镜面反射后形成激光束。为了在一定的设备长度内获得较高的激光输出功率，光学谐振腔通常为折叠腔，这样除两端的反射镜片和输出镜片外在折叠处还须加装转折反射镜。现有技术为了使所有的镜片在封装前能准确定位，还必须调整和修磨安装面，校准光路后将镜片用真空封接材料固定在安装面上。

现有技术除了要精准地将镜片安装面加工到所需的几何尺寸与精度外，为了消除装配误差和协调整个谐振腔光路，还须通过手工来反复修磨安装面，既费工费时，又难以控制微小的修磨量，一旦将安装面的修磨量超过了许可范围则无法恢复，因此限制了折叠型气体激光器的准确封接，从而成为了折叠型气体激光器难以向大输出功率器件发展的瓶颈，更成为了折叠型气体激光器作为可进行批量生产的瓶颈。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种易于准确调整和封接的电真空器件光学镜片定位封接结构，以解决光学镜片安装定位时手工修磨镜片安装面带来的难以准确定位的问题，同时也避免了反复手工修磨带来镜片反复装上拆下诸多麻烦：如反复清理修磨面及可能损伤镜面镀膜层。

为解决上述问题，本发明提供一种光学镜片定位封接结构，包括：镜片安装座，所述镜片安装座具有镜片安装面；安装孔，所述安装孔位于镜片安装面内；弹性部件，所述弹性部件位于安装孔内；光学镜片，通过粘接剂与镜片安装面连接，且与所述弹性部件接触。

可选的，所述弹性部件与所述镜片安装面通过焊接或粘接或卡接或压接的方式连接。

可选的，当采用焊接方式时，采用焊料将所述弹性部件与所述安装孔底面连接。

可选的，当采用粘接方式时，采用粘接剂将所述弹性部件与所述安装孔底面连接。

可选的，当采用卡接方式时，在所述安装孔内具有用于连接所述弹性部件的凸起。

可选的，当采用压接方式时，直接将所述弹性部件放置于所述安装孔内。

可选的，所述镜片安装座的安装面与光学镜片匹配，为环形的凹槽或环形的凸台。

可选的，所述弹性部件至少三个，材料是金属或非金属。

本发明还提供一种光学镜片定位封接结构的安装方法，包括：提供镜片安装座，所述镜片安装座具有镜片安装面；在所述镜片安装面内形成安装孔；在所述安装孔内安装弹性部件；采用辅助夹具将光学镜片安装至镜片安装面上，并使所述光学镜片与所述弹性部件接触；采用粘接剂将所述光学镜片与镜片安装座连接。

可选的，所述辅助夹具包括压板、位于压板上的固定部件和调节部件。

可选的，所述光学镜片通过固定部件固定于压板上。

可选的，采用辅助夹具将光学镜片安装至镜片安装面上时，将光学镜片夹持在所述调节部件和所述弹性部件之间，通过调节所述调节部件来定位所述光学镜片。

可选的，所述固定部件和调节部件至少为3个。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在镜片安装座的安装面上设置弹性部件，能防止镜片的镜面直接接触安装面而导致的镜面磨损与污染损伤；避免反复拆装镜片进行修磨而导致的生产效率低下。另外，通过粘接剂将光学镜片与镜片安装面进行连接能有效固定光学镜片，准直光路，避免光学镜片的滑动导致的无法准确地校准光学谐振腔的光路。

进一步，采用辅助夹具导入镜片，并将光学镜片安装于镜片安装座上，能方便、快捷、准确地校准光学谐振腔的光路，避免手工运送造成镜面的损伤，进而提高产品质量。

进一步，采用辅助夹具与镜片安装座的安装面上弹性部件配合安装，使得激光器、尤其是折叠型气体激光器的批量生产成为可能；避免了手工修磨镜片安装面带来的各种弊端，例如反复修磨时，则须反复清理修磨面，也须反复将光学镜片装上和拆下，使得生产效率低下的问题，以及避免过多的手工操作带来产品质量的不稳定性。

附图说明

图1是本发明一实施例的光学镜片定位封接结构；

图2是本发明一实施例的光学镜片定位安装辅助夹具。

具体实施方式

数百瓦级的中功率折叠型CO₂激光器产品，在镜片安装过程中，镜片安装面虽经过精密加工，但在装配中不可避免地存在装配误差，不可能成为一个理想的安装面，致使各光学镜片在安装时为了达到光路准直要求而必须反复修磨安装面；且各镜片间又是相互关联的，一旦某处修磨不到位或修磨过度则难以达到所需的空间几何位置甚至报废。

如果在镜片安装面上加装上金属或非金属的弹性垫圈用以调整镜片的空间几何位置，在非折叠型激光器件上是可行的，但在折叠型激光器件上由于弹性垫圈本身的厚度、压缩极限等原因，会使镜片安装面的原始基准精度变差进而使得光路的调整更加困难。另外，若采用金属垫圈则须在镜片外端面上施加较大的压力，这对于大部分电真空器件尤其是折叠型气体激光器的光学镜片安装准直来说是不适用的。这些因素已极大地阻碍了电真空器件尤其是折叠型气体激光器作为产品进行批量生产的可能性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明一实施例的光学镜片定位封接结构。如图1所示，一种光学镜片定位安装结构，包括：镜片安装座4，所述镜片安装座4具有镜片安装面10；安装孔(未示出)，所述安装孔位于镜片安装面10内；弹性部件1，所述弹性部件1位于安装孔内；光学镜片2，通过粘接剂与镜片安装面10连接，且与所述弹性部件1接触。

本实施例中，所述弹性部件1可以是金属或非金属弹性体，例如：弹簧、扭簧、压簧、卡簧。

本实施例中，所述弹性部件1至少三个，弹性部件1的数量及位置设定以能固定光学镜片2，使光学镜片2

与弹性部件1接触后不偏离光路位置为准。通常设置3个、4个弹性部件1为最佳，5个、6个、7个、8个、9个甚至更多也都是可行的。所述弹性部件1的作用在镜片安装座4与光学镜片2之间预留微量径向间隙供准直调整光路之用。

本实施例中，所述弹性部件1的材料可以是金属或非金属。

本实施例中，所述弹性部件1与所述镜片安装面10可以通过焊接或粘接或卡接或压接的方式连接。

本实施例中，当采用焊接方式时，采用焊接材料如焊锡、焊条、焊丝等将所述弹性部件1与所述安装孔底面连接。

本实施例中，当采用粘接方式时，采用粘接剂将所述弹性部件1与所述安装孔底面连接。

本实施例中，当采用卡接方式时，在所述安装孔内具有用于连接所述弹性部件1的凸起。

本实施例中，当采用压接方式时，在所述镜片安装面10上形成用于放置所述弹性部件1的安装孔。在此方案中，所述弹性部件1为压簧，所述压簧的长度长于安装孔的深度，且压簧被镜片安装面10压缩至极限的尺寸几乎等于安装孔的深度。这样的安装方式，可以在镜片安装座4的镜片安装面10与光学镜片2之间预留微量径向间隙供准直调整光路之用。

本实施例中，所述镜片安装座4的镜片安装面10与光学镜片2匹配，为环形的凹槽或环形的凸台。

本实施例中，镜片安装面10设计时应预留安装光学镜片2时的调整量，这样在后续安装时能很快将光学镜片调整到位。

本实施例中，安装完成后在光学镜片2与镜片安装座4之间的缝隙连接处7涂上真空封接材料。所述封接材料可以是环氧树脂类的粘接剂或其他无机材料粘接剂或低熔点钎焊料。

图2是本发明一实施例的光学镜片定位安装辅助夹具。所述辅助夹具包括：压板3、位于压板3上的固定部件6及调节部件5。

本实施例中，所述压板3的材料为金属，也可以是非金属材料。

本实施例中，所述固定部件6可以是螺钉，还可以用胶接方式固定。

本实施例中，所述调节部件5可以是螺钉、还可以是微型涡轮涡杆调节机构。

本实施例中，所述调节部件5至少为3个，数量及位置设定以能将光学镜片固定安装至镜片安装座上，使光学镜片能够快速调整安装到位。通常设置3个、4个弹性部件1为最佳，5个、6个、7个、8个、9个甚至更多也都是可行的。

本实施例中，所述固定部件6的数量为3个。

本实施例中，所述压板3、固定部件6和调节部件5可以是单独部件，也可以是一体成型部件。当辅助夹具的各部件为单独部件时，作为一个实例，固定部件6和调节部件5分别为螺钉，压板3上具有螺孔，与固定部件6和调节部件5相配合。

本实施例中，通过调节部件5的进或退的调节量来确定光学镜片2的空间角度和位置来实现定位后封接

采用上述图1中的光学镜片定位安装结构和图2中的光学镜片定位安装辅助夹具进行光学镜版安装的过程为：提供镜片安装座4，所述镜片安装座4具有镜片安装面10；在所述镜片安装面10上安装弹性部件1；采用辅助夹具将光学镜片2安装至镜片安装座4上。

本实施例中，先将辅助夹具固定到安装座上，然后将光学镜片放置于安装面10上由辅助夹具压板3上的调节部件5将光学镜片2夹持在镜片安装座4的镜片安装面上，位于孔内的弹性部件1对光学镜片2也同时具有支撑夹持作用。

光学镜片2封装通过固定在镜片安装座4上的辅助夹具实施，辅助夹具由压板3、固定部件6及调整部件5组成。完成封装后，光学镜片2就被准确地固定在镜片安装座4上了。该辅助夹具即可通过松开固定部件6从镜片安装座4上拆除。安装定位过程中，将光学镜片2通过辅助夹具压装到镜片安装座4上，光学镜片2则处于镜片10安装面上，镜片安装面10设计时应预留安装光学镜片时的调整量。这样就可通过调整部件5和安装孔内弹性部件1的弹力作用下，很快将光学镜片调整到位，在镜片的封接缝隙7处涂上真空封接材料，待真空封接材料固化后，卸去辅助夹具，便完成了激光谐振腔的封接。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种光学镜片定位封接结构，包括：镜片安装座，所述镜片安装座具有镜片安装面，其特征在于，还包括：安装孔，所述安装孔位于镜片安装面内；

弹性部件，所述弹性部件位于安装孔内；

光学镜片，通过粘接剂与镜片安装面连接，且与所述弹性部件接触。

2.根据权利要求1所述的光学镜片定位封接结构，其特征在于，当采用压接方式时，直接将所述弹性部件放置于所述安装孔内。

3.根据权利要求1所述的光学镜片定位封接结构，其特征在于，所述镜片安装座的安装面与光学镜片匹配，为环形的凹槽或环形的凸台。

4.根据权利要求1所述的光学镜片定位封接结构，其特征在于，所述弹性部件至少三个，材料是金属或非金属。

5.一种光学镜片定位封接结构的安装方法，其特征在于，包括：

提供镜片安装座，所述镜片安装座具有镜片安装面；

在所述镜片安装面内形成安装孔；

在所述安装孔内安装弹性部件；

采用辅助夹具将光学镜片安装至镜片安装面上，并使所述光学镜片与所述弹性部件接触；

采用粘接剂将所述光学镜片与镜片安装座连接。

6.根据权利要求5所述的光学镜片定位封接结构的安装方法，其特征在于，所述辅助夹具包括压板、位于压板上的固定部件和调节部件。

7.根据权利要求6所述的光学镜片定位封接结构的安装方法，其特征在于，采用辅助夹具将光学镜片安装至镜片安装面上时，将光学镜片夹持在所述调节部件和所述弹性部件之间，通过调节所述调节部件来定位所述光学镜片。

8.根据权利要求7所述的光学镜片定位封接结构的安装方法，其特征在于，所述固定部件和调节部件至少为3个。