CN111308731B - 一种实体sagnac干涉仪的胶合方法 - Google Patents

Abstract

为解决现有的实体sagnac干涉仪胶合方法，当胶合过程中较大胶合应力引起干涉仪反射面变形时，无法对干涉仪组件进行二次修复，造成干涉仪调制度降低，以及胶合过程装调复杂的技术问题，本发明提出了一种实体sagnac干涉仪的胶合方法，通过调整干涉仪工作面的镀膜次序，最后冷镀内反射膜，能够去除胶合过程对内反射膜的影响；采用二次固化，一次固化后可再进行剪切量及正交性调整；二次镀膜期间保持40℃左右的温度能够对干涉仪棱镜起到退火作用，消除部分胶合应力；通过在胶合过程中严格监控反射面垂直度，减少构成干涉仪的两个半五角棱镜的旋转及倾斜，尽可能减小胶合过程带来的胶合应力，实现实体sagnac干涉仪的去应力装调。

Description

一种实体sagnac干涉仪的胶合方法

技术领域

本发明涉及一种实体sagnac干涉仪的胶合方法。

背景技术

高通量静态傅里叶变换成像光谱技术是目前国际上的研究热点，这类成像光谱仪其中的一种实现方式是在平行光路中放置横向剪切干涉仪实现等倾干涉成像，这种干涉成像的实现方式具有不受光学系统相对孔径的制约及干涉域和成像面始终共面的技术特点，因而可实现大相对孔径高灵敏度的干涉光谱探测。横向剪切干涉仪是其核心部件，典型代表为基于循环回路的sagnac干涉仪、迈克尔逊干涉仪以及改进型的Mach-Zehnder干涉仪。其中，sagnac干涉仪由于采用了三角共光路的技术结构，可得到稳定的干涉图，受外界震动、气流等因素影响较小，抗干扰能力强，广泛应用于航天遥感仪器中。

典型的实体sagnac干涉仪主要由两个半五角棱镜组成，如图1所示。准直光束垂直入射进入棱镜到达分光面处，一路光束反射后按顺时针方向传输，另一路光束折射后按逆时针方向传输，分束与合束的两路光束走过相同的路径，两个半五角棱镜沿分光面偏移，从而形成横向剪切，得到干涉图像。

基于实体sagnac干涉仪的光谱成像相机，其信噪比直接取决于干涉仪的干涉效率，干涉效率则可通过调制度的测试来表现，应力、分光膜系分光比、偏振度、反射面面型等因素均会对调制度产生一定影响。公开号为CN109100019A的专利文献公开了一种实体sagnac干涉仪的胶合方法，其所存在的缺点是：

1.该方法是待两个半五角棱镜的所有工作面膜系全部镀制完成后再进行胶合，当胶合过程中较大胶合应力引起干涉仪反射面变形时，无法对干涉仪组件进行二次修复，导致干涉仪调制度降低，无法满足工程使用要求。

2.该方法会引入十字分划板的加工误差、定心误差、装配误差等一系列误差值。

3.该方法采用十字分划板将胶合基准进行两次转换最终转换为探测器像元的行与列，一方面会引入十字分划板的加工误差，另一方面导致胶合过程装调复杂。

发明内容

为解决现有的实体sagnac干涉仪胶合方法，当胶合过程中较大的胶合应力引起干涉仪反射面变形时，无法对干涉仪组件进行二次修复，造成干涉仪调制度降低，以及胶合过程装调复杂的技术问题，本发明提出了一种实体sagnac干涉仪的胶合方法。

本发明的技术解决方案是：

一种实体sagnac干涉仪的胶合方法，所述实体sagnac干涉仪由半五角棱镜一和半五角棱镜二构成；其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1：为所述半五角棱镜一和半五角棱镜二的透射面上均镀制增透膜，为所述半五角棱镜一或半五角棱镜二的分光面上镀制分光膜；

步骤2：建立装调主平面

2.1)根据干涉仪胶合所需精度，对胶合底座进行调平；

2.2)标定出胶合光路的90°夹角；

2.3)利用铅垂线，将大地水平作为胶合基准引入采集相机；

2.4)调整采集相机列像元的倾斜度，使其与铅垂线在采集相机上所成像的夹角小于1个像元，至此，装调主平面建立完成；

步骤3：建立自准监测基准

将所述半五角棱镜一和半五角棱镜二放置于所述胶合底座上，使用两个监视经纬仪对半五角棱镜一和半五角棱镜二的反射面进行自准，自准后将所述两个监视经纬仪的读数清零，作为胶合过程中的监测基准；

步骤4：点胶

步骤5：调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性

5.1)使用单色激光器作为照亮光源，放置于所述铅垂线之前；

5.2)调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性使其满足设计要求，在调整过程中利用所述两个监测经纬仪对半五角棱镜一和半五角棱镜二的反射面垂直度进行实时监测，在调整过程中尽量在垂直于胶合底座台面的平面内平移半五角棱镜一和半五角棱镜二，使所述反射面倾斜尽量小，且不产生旋转量；

步骤6：固化

剪切量及正交性调整满足设计要求后，使用紫外灯烘烤15-30秒进行一次固化，然后复测剪切量及正交性，若与一次固化前一致，则使用紫外灯烘烤10-30分钟进行二次固化，二次固化完成后进入步骤7；若与一次固化前不一致，则清除光敏胶后返回步骤4；

步骤7：镀制内反射膜

使用冷镀工艺对半五角棱镜一和半五角棱镜二的两个反射面镀制内反射膜，实体Sagnac干涉仪胶合完成。

进一步地，步骤2中，所述铅垂线的直径取决于采集相机的像元大小，铅垂线成像占2～4个像元。

进一步地，步骤4具体为：

4.1)清洁半五角棱镜一和半五角棱镜二的胶合面；

4.2)在半五角棱镜一或半五角棱镜二上均匀滴胶，滴胶量由所需胶层厚度计算决定；

4.3)微力研胶，使得胶合面胶层均匀、无气泡，并清理多余溢出的光敏胶。

进一步地，步骤4.2)是在分光面上未镀制分光膜的半五角棱镜上均匀滴胶。

本发明的有益效果：

1.本发明通过调整干涉仪工作面的镀膜次序，最后冷镀内反射膜，不仅能够去除胶合过程对内反射膜的影响，且由于二次镀膜期间长时间保持40℃左右的温度能够对干涉仪棱镜起到退火作用，消除部分胶合应力；通过在胶合过程中严格监控反射面的垂直度，减少构成干涉仪的两个半五角棱镜的旋转及倾斜，尽可能的减小胶合过程带来的胶合应力，实现实体sagnac干涉仪的去应力装调。

2.本发明在平行光管焦平面处悬挂铅垂线，将大地水平作为胶合基准引入采集相机，不会引入额外的加工误差和装配误差，且胶合过程装调简单。

3.本发明先用紫外灯烘烤干涉仪15-30s进行一次固化，然后复测剪切量及干涉条纹与铅垂线的正交性，若与一次固化前不一致，还可以再次进行剪切量及正交性调整，直至一致后才进行二次固化，保证了干涉仪胶合的成品率。

附图说明

图1为实体sagnac干涉仪的结构示意图。

图2为实体sagnac干涉仪工作面膜系镀膜示意图。

图3为实现本发明胶合方法的实体sagnac干涉仪胶合系统示意图。

附图标记说明：

1-水平台；2-载物台；3-胶合底座；4-激光器；5-铅垂线；6-平行光管；7-第一经纬仪；8-第二经纬仪；9-监视经纬仪一；10-监视经纬仪二；11-成像镜头；12-采集相机；13-半五角棱镜一；14-半五角棱镜二；15-测试计算机；16-透射面，17-反射面，18-分光面。

图2中透射面16处带圆圈的标记表示增透膜，反射面17处带圆圈的标记表示反射膜，分光面18处带圆圈的标记表示分光膜。

具体实施方式

本发明所提供的实体sagnac干涉仪的胶合方法包括以下步骤(参照图2-3)：

步骤1：镀制分光膜和增透膜

胶合前，为构成干涉仪的半五角棱镜一13和半五角棱镜二14的透射面16上均镀制增透膜，在反射面17上暂时先不镀制反射膜，在半五角棱镜一13或半五角棱镜二14的分光面18上镀制分光膜。

步骤2：建立装调主平面

2.1)使用电子水平仪对胶合底座3进行调平，调平精度取决于干涉仪胶合所需精度；

2.2)将第一经纬仪7、第二经纬仪8调整至水平，二者互瞄后标定出胶合光路的90°夹角；

2.3)在平行光管6焦平面处悬挂铅垂线，将大地水平作为胶合基准引入采集相机12，铅垂线直径取决于采集相机12的像元大小，铅垂线成像占2～4个像元为宜；

2.4)调整采集相机12列像元的倾斜度，使其与铅垂线在采集相机12上所成像的夹角小于1个像元。

步骤3：建立自准监测基准

将待胶合的半五角棱镜一13和半五角棱镜二14放置于胶合底座3上，分别使用监视经纬仪一9和监视经纬仪二10对半五角棱镜一13和半五角棱镜二14的反射面17进行自准，自准后将监视经纬仪一9和监视经纬仪二10的读数清零，作为胶合过程中的监测基准。

步骤4：点胶

4.1)清洁半五角棱镜一13和半五角棱镜二14的胶合面；

4.2)在半五角棱镜一13上均匀滴胶，滴胶量由所需胶层厚度计算决定(尽量选择未镀分光膜的半五角棱镜做点胶工序)；

4.3)微力研胶，使得胶合面胶层均匀、无气泡，并清理多余溢出的光敏胶。

步骤5：调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性

5.1)使用单色激光器4作为照亮光源，放置于平行光管6焦面之前；

5.2)调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性使其满足设计要求，在调整过程中利用监视经纬仪一9和监视经纬仪二10保持对对半五角棱镜一13和半五角棱镜二14反射面17垂直度进行实时监测，调整过程尽量在垂直于胶合底座3台面的平面内平移半五角棱镜一13和半五角棱镜二14，使两个反射面17倾斜尽量小，且不要产生旋转量。

步骤6：固化

剪切量及正交性调整满足设计要求后，使用紫外灯烘烤15-30秒进行一次固化，然后复测剪切量及正交性，若与一次固化前一致，则使用紫外灯烘烤10-30分钟进行二次固化，二次固化完成后进入步骤7；若与一次固化前不一致，则清除光敏胶后返回步骤4。

步骤7：镀制内反射膜

使用冷镀工艺为半五角棱镜一13和半五角棱镜二14的反射面17镀制内反射膜，至此，实体Sagnac干涉仪胶合完成。

Claims (4)

1.一种实体sagnac干涉仪的胶合方法，所述实体sagnac干涉仪由半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)构成；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：为所述半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)的透射面上均镀制增透膜，为所述半五角棱镜一(13)或半五角棱镜二(14)的分光面上镀制分光膜；

步骤2：建立装调主平面

2.1)根据干涉仪胶合所需精度，对胶合底座(3)进行调平；

2.2)标定出胶合光路的90°夹角；

2.3)利用铅垂线，将大地水平作为胶合基准引入采集相机(12)；

2.4)调整采集相机(12)列像元的倾斜度，使其与铅垂线在采集相机(12)上所成像的夹角小于1个像元，至此，装调主平面建立完成；

步骤3：建立自准监测基准

将所述半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)放置于所述胶合底座(3)上，使用两个监视经纬仪对半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)的反射面(17)进行自准，自准后将所述两个监视经纬仪的读数清零，作为胶合过程中的监测基准；

步骤4：点胶

步骤5：调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性

5.1)使用单色激光器(4)作为照亮光源，放置于所述铅垂线之前；

5.2)调整干涉仪剪切量及干涉条纹与铅垂线成像的正交性使其满足设计要求，在调整过程中利用所述两个监测经纬仪对半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)的反射面垂直度进行实时监测，在调整过程中尽量在垂直于胶合底座(3)台面的平面内平移半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)，使所述反射面(17)倾斜尽量小，且不产生旋转量；

步骤6：固化

剪切量及正交性调整满足设计要求后，使用紫外灯烘烤15-30秒进行一次固化，然后复测剪切量及正交性，若与一次固化前一致，则使用紫外灯烘烤10-30分钟进行二次固化，二次固化完成后进入步骤7；若与一次固化前不一致，则清除光敏胶后返回步骤4；

步骤7：镀制内反射膜

使用冷镀工艺对半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)的两个反射面镀制内反射膜，至此，实体Sagnac干涉仪胶合完成。

2.根据权利要求1所述的实体sagnac干涉仪的胶合方法，其特征在于：步骤2中，所述铅垂线的直径取决于采集相机(12)的像元大小，铅垂线成像占2～4个像元。

3.根据权利要求1所述的实体sagnac干涉仪的胶合方法，其特征在于：步骤4具体为：

4.1)清洁半五角棱镜一(13)和半五角棱镜二(14)的胶合面；

4.2)在半五角棱镜一(13)或半五角棱镜二(14)上均匀滴胶，滴胶量由所需胶层厚度计算决定；

4.3)微力研胶，使得胶合面胶层均匀、无气泡，并清理多余溢出的光敏胶。

4.根据权利要求3所述的实体sagnac干涉仪的胶合方法，其特征在于：步骤4.2)是在分光面上未镀制分光膜的半五角棱镜上均匀滴胶。

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