CN111796384A - 一种光栅拼接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅拼接装置，包括基体和待拼接的至少两个光栅，所述基体和所述光栅之间设有用以将所述光栅固定于所述基体的若干第一固紧机构，所述基体和所述光栅之间还设有可研磨的调整机构。上述光栅拼接装置通过研磨来减小拼接误差以实现光栅高精度的拼接，满足拼接质量的同时，结构简单，制作方便，利于光栅拼接质量的长期稳定性，同时具有光栅拼接的高精度和高稳定性的特点。

Description

一种光栅拼接装置

技术领域

本发明涉及衍射光栅技术领域，特别涉及一种光栅拼接装置。

背景技术

衍射光栅是一种纳米级精度的光学元件，是光谱仪器的核心元件，广泛应用于天文、国防、工业、农业等领域。光栅拼接的概念最早是从大型天文望远镜的光谱仪器中提出的，为了提高天文望远镜系统的集光能力和分辨本领，需要米级光栅进行光谱分析；此外，随着激光惯性约束核聚变研究的不断开展，大尺寸平面衍射光栅成为输出激光脉冲能量提高的关键，需要解决大尺寸光栅的制作问题，如光栅拼接技术。

现有的拼接光栅的制作方法主要包括两种：一种是包含机械调整装置的拼接光栅，申请号：CN201610541867.7，“一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置”，需要精密的机械调整装置，能够获得高质量的拼接光栅，但是整个装置的零部件多、结构复杂不利于光栅拼接质量的长期稳定性，调整装置与光栅毛坯的材料不同温度变化引起的变形将会影响光栅的拼接质量；另一种方法是通过拼接和复制方法制作大面积的拼接光栅，申请号：CN201510190510.4，“大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法”，有利于光栅的长期存放，但是光栅复制固化过程中会引起光栅基底的变形进而不利于高质量拼接光栅的制作。

因此，如何能够提供一种解决现有的拼接光栅不能兼顾光栅的拼接质量和光栅长期稳定性的问题的光栅拼接装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光栅拼接装置，通过研磨来减小拼接误差以实现光栅高精度的拼接，满足拼接质量的同时，结构简单，制作方便，利于光栅拼接质量的长期稳定性，同时具有光栅拼接的高精度和高稳定性的特点。

为实现上述目的，本发明提供一种光栅拼接装置，包括基体和待拼接的至少两个光栅，所述基体和所述光栅之间设有用以将所述光栅固定于所述基体的若干第一固紧机构，所述基体和所述光栅之间还设有可研磨的调整机构。

优选地，所述基体具有分别与所述光栅的底面和背面对应的底部和背部，所述第一固紧机构分布于所述底部和所述背部。

优选地，所述基体包括具有所述背部的基板以及具有所述底部的基底，所述基板与所述基底固定连接。

优选地，所述基板和所述基底之间设有用以将所述基板固定于所述基底的若干第二固紧结构，所述第二固紧结构包括第二螺钉、第二螺母和第二垫片。

优选地，所述第一固紧机构包括第一螺钉、第一螺母、第一垫片和弹簧。

优选地，所述基板的底面设有用以固定所述第二螺母的沉孔，所述光栅的底面和背面均设有用以固定所述第一螺母的沉孔。

优选地，所述调整机构包括配垫和研磨垫。

优选地，所述配垫和所述研磨垫的接触面为半径相同的球面。

优选地，所述基体、所述光栅和所述调整机构的材料相同。

优选地，所述第一固紧机构于所述光栅的背面呈L形分布。

相对于上述背景技术，本发明所提供的光栅拼接装置包括基体，待拼接的至少两个光栅，光栅在基体上拼接，基体和光栅之间设有若干第一固紧机构，若干第一固紧机构将若干光栅固定于基体上，基体和光栅之间还设有调整机构，调整机构可研磨；该光栅拼接装置通过基体以实现待拼接光栅的安装与拼接，通过第一固紧机构以实现光栅于基体上的安装与拼接，通过研磨调节机构以实现减小光栅的拼接误差，从而保障光栅拼接的高精度，高精度拼接光栅提高光栅拼接质量的同时，该光栅拼接装置结构简单制作方便，还有利于光栅拼接质量的长期稳定性，该光栅拼接装置解决了现有的拼接光栅不能兼顾光栅的拼接质量和光栅长期稳定性的问题，同时具有光栅拼接的高精度和高稳定性的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光栅拼接装置的主视轴侧示意图；

图2为本发明实施例提供的光栅拼接装置的后视轴侧示意图；

图3为本发明实施例提供的光栅拼接装置的剖视图。

其中：

1-基体、2-光栅、3-第一固紧机构、4-第二固紧结构、5-调整机构、11-基板、12-基底、21-第一光栅、22-第二光栅、31-第一螺钉、32-第一螺母、33-第一垫片、34-弹簧、41-第二螺钉、42-第二螺母、43-第二垫片、51-配垫、52-研磨垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例提供的光栅拼接装置的主视轴侧示意图，图2为本发明实施例提供的光栅拼接装置的后视轴侧示意图，图3为本发明实施例提供的光栅拼接装置的剖视图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的光栅拼接装置包括若干待拼接的光栅2和用于固定与拼接光栅2的基体1，光栅2至少为两个，至少为两个的若干光栅2并排设置于基体1上进行固定与拼接。其中，采用第一固紧机构3的方式将光栅2拼接固定于基体1上，并采用调整机构5的方式调整光栅2拼接固定的精度，若干第一固紧机构3设置在基体1和光栅2之间，调整机构5可研磨且设置在基体1和光栅2之间。

在本实施例中，第一固紧机构3可采用如螺钉螺母的结构形式，全部零件采用分体式，或部分零件采用与基体1和/或光栅2组合固定式。示例性的，当第一固紧机构3包括第一螺钉31和第一螺母32，可将第一螺母32与光栅2组合固定为一体，第一螺钉31在与第一螺母32安装连接前独立分开，使得第一螺钉31与第一螺母32安装连接时将光栅2固定于基体1；与此类似的，第一螺母32还可与基体1组合固定，同应属于本实施例的说明范围。

在此基础上，若干光栅2并排设置并在基体1上通过第一固紧机构3固定进行拼接，为了提高拼接质量，从而保障光栅拼接的高精度，调整机构5安装于光栅2与基体1的结合面处，调整机构5的一部分与基体1紧密接触，另一部分与光栅2紧密接触，通过研磨调整机构5，从而调整光栅2的安装位置，以此来减少拼接误差，使得光栅2的拼接满足拼接精度指标要求。

需要说明的是，本实施例中的若干光栅2，可按需在立体空间中沿任一方向排布，如并排设置，其中的并排并没有限制光栅2的排数仅为一排，而是指排布的相邻的光栅2之间抵靠接触，而相邻的光栅2之间除抵靠接触外并没有限定其他进一步的固定方式；光栅2的精度调节的关键在于，通过对将每一光栅2固定于基体1的若干第一固紧机构3和调整机构5进行调节，从而实现对每一光栅2的单独调节，以适用于整体的拼接要求，具有结构简单，制作方便，有利于光栅2拼接质量的长期稳定性的特点，兼顾光栅2的拼接质量和光栅2长期稳定性。

除此以外，基体1根据光栅2的拼接要求具有多种结构形式，如对光栅2的一个平面通过第一固紧机构3进行固定的单面平板、对光栅2的多个平面通过第一固紧机构3进行固定的多面立体板。

示例性的，基体1对光栅2的两个平面进行固定，其中，基体1呈具有拐角的L形，具有底部和背部，基体1的底部与光栅2的底面对应，且之间设有若干第一固紧机构3和调整机构5，实现底面的连接与调整，基体1的背部与光栅2的背面对应，且之间设有若干第一固紧机构3和调整机构5，实现背面的连接与调整。

需要说明的是，本实施例中的基体1包括但不限于一体成型的设置方式，除此以外，如采用分体式零件进行生产制造再进行组装同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，基体1采用分体式，基体1包括具有背部的基板11以及具有底部的基底12，基板11与基底12固定连接。

在本实施例中，基体1对光栅2的安装连接和拼接调节具有两种维度，分别为底面与背面，当光栅2采用规则形状如长方体时，两种维度具体为作用于光栅2的相互垂直的底面以及背面，满足光栅2拼接时的精度要求；在此基础上，每一光栅2的安装连接和拼接调节方式均与上述相同，从而实现若干光栅2的高精度拼接。

为了更好的技术效果，本实施例中的基板11和基底12在固定连接时采用类似于第一固紧机构3的方式。

具体而言，基板11和基底12之间设有若干第二固紧结构4，第二固紧结构4将基板11固定于基底12，第二固紧结构4包括第二螺钉41、第二螺母42和第二垫片43。与第一固紧机构3相类似，可将第二螺母42与基板11或基底12组合固定为一体，第二螺钉41在与第二螺母42安装连接前独立分开，使得第二螺钉41与第二螺母42安装连接时将基板11固定于基底12。

在本实施例中，第一固紧机构3不仅包括第一螺钉31和第一螺母32，还包括第一垫片33和弹簧34。

具体而言，基体1设置有沉头孔，也即基板11和基底12设置有沉头孔以供第一螺钉31插入，一对第一垫片33和弹簧34设于沉头孔中，弹簧34位于一对第一垫片33之间，一对第一垫片33位于第一螺钉31的端部和沉头孔的孔端面之间。

其中，每个第一固紧机构3的弹簧34的规格大小相同，以保证弹力相等，减小光栅2拼接完成后任何松动引起的拼接误差。

示例性的，第二螺母42固定于基板11，第一螺母32固定于光栅2。

具体而言，基板11的底面设有用以固定第二螺母42的沉孔，光栅2的底面和背面均设有用以固定第一螺母32的沉孔。

示例性的，第一螺母32和第二螺母42在沉孔中的安装方式均采用胶接固定。

在本实施例中，第二螺钉41由基底12的底部插入，并依次通过第二垫片43、基底12的沉头孔后，与第二螺母42进行螺纹连接，将基板11和基底12固结，然后再用胶粘接加固连接。

在本实施例中，第一螺钉31由基板11和基底12的底部插入，并依次通过第一垫片33、弹簧34、基板11和基底12的沉头孔后，穿过调整机构5，与第一螺母32进行螺纹连接，将待拼接的光栅2固定于基板11和基底12，通过研磨不同位置的调整机构5的厚度来减小拼接误差实现光栅2的拼接。

需要说明的是，本实施例中的调整机构5可研磨，示例性的，可采用可研磨的垫片；在此基础上，调整机构5还可采用包括可研磨的垫片的组合形式。

示例性的，调整机构5包括配垫51和研磨垫52，研磨垫52靠近基体1也即基板11和基底12设置，配垫51靠近光栅2设置。

在本实施例中，研磨垫52的作用在于研磨以实现调整，配垫51的作用在于与研磨垫52配合安装；在光栅2拼接满足拼接精度后，将各位置的研磨垫52与基体1也即基板11和基底12之间用胶固结，配垫51将各位置的与光栅2之间用胶固结。

为了更好的技术效果，为了保证光栅2调整过程中配垫51和研磨垫52接触紧密，配垫51和研磨垫52的接触面为半径相同的球面。

在一种具体的实施方式中，基体1、光栅2和调整机构5的材料相同。

在基体1采用分体式的实施例中，基板11、基底12、光栅2和调整机构5的材料相同，减小温度引起的变形对光栅2整体拼接精度的影响。

需要再次说明的是，本实施例中的光栅2没有限定具体数量，但出于拼接的考虑，光栅2的数量应为大于等于两个的若干数量，若干光栅2之间除面接触外再无其他限定条件，仅由每一光栅2的第一固紧机构3和调整机构5对该光栅2固定与调节，从而实现相邻光栅2之间以及全部光栅2的高精度拼接。

示例性的，侧部的基板11和底部的基底12通过第二固紧结构4固结在一起，待拼接的光栅2的数量为两个，两个光栅2在相邻侧面拼接，光栅2的底面与基底12通过若干第一固紧机构3连接，光栅2的背面与基板11通过若干第一固紧机构3连接，调整机构5设置在光栅2与基底12之间以及光栅2与基板11之间，第一固紧机构3穿过调整机构5。通过研磨每个位置的调整机构5中研磨垫52的厚度来减小光栅2的拼接误差以实现光栅2的拼接，该光栅拼接装置除第一固紧机构3和第二固紧结构4之外均采用相同的材料，既能达到采用机械拼接手段拼接的光栅2所具有的拼接精度，又能兼顾拼接复制较大的光栅2的长期稳定性，光栅2的拼接简易可行，具有高精度、高稳定的特点。

为了更好的技术效果，第一固紧机构3于光栅2的背面呈L形分布。

当每个光栅2的背面采用三个第一固紧机构3时，光栅2背面的三个沉孔呈L形分布，便于光栅2姿态中俯仰和滚转的调整。

除此以外，在待拼接的光栅2的数量为两个的实施例中，光栅2包括第一光栅21和第二光栅22，基板11的底面设置四个沉孔用于胶固第二螺母42；基板11的背面设置六个沉头孔用于安装第一螺钉31，其中三个呈L形且与第一光栅21对应，另外三个呈L形且与第二光栅22对应；第一光栅21和第二光栅22的背面均设置三个沉孔用于胶固第一螺母32，第一光栅21和第二光栅22的底面均设置两个沉孔用于胶固第一螺母32；基底12的底面设置四个沉头孔用于安装第二螺钉41，基底12的底面还设置四个沉头孔用于安装第一螺钉31。

在连接过程中，第二螺母42胶固于侧部的基板11，第二螺钉41与第二螺母42进行螺纹连接，将侧部的基板11和底部的基底12固结，然后再用胶粘接在一起；第一螺母32胶固于第一光栅21和第二光栅22背面和底面，第一螺钉31与第一螺母32进行螺纹连接，将第一光栅21和第二光栅22固定于侧部的基板11和底部的基底12；通过研磨不同位置的研磨垫52的厚度来减小拼接误差实现光栅2的拼接，光栅2拼接满足拼接精度后，将研磨垫52与侧部的基板11、底部的基底12之间用胶固结，配垫51与第一光栅21、第二光栅22之间用胶固结。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的光栅拼接装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光栅拼接装置，其特征在于，包括基体(1)和待拼接的至少两个光栅(2)，所述基体(1)和所述光栅(2)之间设有用以将所述光栅(2)固定于所述基体(1)的若干第一固紧机构(3)，所述基体(1)和所述光栅(2)之间还设有可研磨的调整机构(5)。

2.根据权利要求1所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述基体(1)具有分别与所述光栅(2)的底面和背面对应的底部和背部，所述第一固紧机构(3)分布于所述底部和所述背部。

3.根据权利要求2所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述基体(1)包括具有所述背部的基板(11)以及具有所述底部的基底(12)，所述基板(11)与所述基底(12)固定连接。

4.根据权利要求3所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述基板(11)和所述基底(12)之间设有用以将所述基板(11)固定于所述基底(12)的若干第二固紧结构(4)，所述第二固紧结构(4)包括第二螺钉(41)、第二螺母(42)和第二垫片(43)。

5.根据权利要求4所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述第一固紧机构(3)包括第一螺钉(31)、第一螺母(32)、第一垫片(33)和弹簧(34)。

6.根据权利要求5所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述基板(11)的底面设有用以固定所述第二螺母(42)的沉孔，所述光栅(2)的底面和背面均设有用以固定所述第一螺母(32)的沉孔。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述调整机构(5)包括配垫(51)和研磨垫(52)。

8.根据权利要求7所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述配垫(51)和所述研磨垫(52)的接触面为半径相同的球面。

9.根据权利要求1至6任一项所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述基体(1)、所述光栅(2)和所述调整机构(5)的材料相同。

10.根据权利要求2至6任一项所述的光栅拼接装置，其特征在于，所述第一固紧机构(3)于所述光栅(2)的背面呈L形分布。

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