CN208334745U - 光学元件的装调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学元件的装调装置，包括用以固定装配基板的平台以及调整台，所述调整台包括：三维平移台、上旋转台、弧摆台和用以夹取镜框的夹具；所述三维平移台的工作面位于所述装配基板的上方；所述上旋转台固定安装在所述三维平移台的工作面上，所述弧摆台安装在所述上旋转台的工作面上，所述弧摆台能与所述上旋转台一起沿所述上旋转台的中心轴转动；所述夹具安装在所述弧摆台的工作面上，所述夹具能与所述弧摆台一起在竖直面内摆动一定角度。本实用新型的装置装配精度高，装配光学元件的误差能够控制在10μrad以内。

Description

光学元件的装调装置

技术领域

本实用新型属于元件装调技术领域，具体来说涉及一种光学元件的装调装置。

背景技术

谐振腔是激光器的主要组成部分，它是由一系列光学元件按照严格的位置和倾斜角度装配组成。提高谐振腔的装配稳定性能够有效提高激光器的稳定性，使激光器能够在更为复杂的实验环境(如太空、外场实验等)下稳定运行。另一方面，激光器为了实现更多功能性要求，需要在有限的腔内空间装配更多的光学元件，这也是激光器装配的一个发展趋势。

目前光学元件的装调方式通常是将其固定在机械弹簧座架上，然后将座架手动移动到特定位置，再通过座架上的旋钮手动调节元件的倾斜角度。这种装调方式全程人工操作，一方面效率不高，另一方面并不能很好地满足精密装调的精度，且当存在外界震动等干扰因素时调整好的光学元件位置容易发生变化，这又会造成装调工作反复，效率低下。此外，机械弹簧座架占用腔内空间较大，且在狭小空间下手动调整不方便，这都造成光学元件密度无法提高，影响激光器的功能性。

目前市场上已有一些光学元件整体装调的产品，但是基本上都是针对大型元件和微型元件(<2mm)，对于厘米级别的小型尺度元件的产品很少，而很多激光器谐振腔所用装配元件都在这一尺度量级。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种光学元件的装调装置，该光学元件的装调装置可实现高稳定性高密度地装配厘米级别的光学元件。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种光学元件的装调装置，其特征在于，包括：用以固定装配基板的平台以及调整台，所述调整台包括：三维平移台、上旋转台、弧摆台和用以夹取镜框的夹具；

所述三维平移台的工作面位于所述装配基板的上方并朝向所述的装配基板；所述上旋转台固定安装在所述三维平移台的工作面上，所述弧摆台安装在所述上旋转台的工作面上，所述弧摆台能与所述上旋转台一起沿所述上旋转台的中心轴转动；所述夹具安装在所述弧摆台的工作面上，所述夹具能与所述弧摆台一起在竖直面内摆动一定角度。

在上述技术方案中，所述三维平移台固装在装配基板上方。

在上述技术方案中，还包括：平移架，所述三维平移台通过一沿水平方向设置的导轨滑动安装于所述平移架上。

在上述技术方案中，还包括：安装在所述平移架上的步进电机，所述步进电机通过同步带驱动所述三维平移台相对所述平移架沿水平方向移动。

在上述技术方案中，所述的夹具包括：对称设置的2个气动卡爪，每个所述气动卡爪均受控与一气瓶连通。

在上述技术方案中，还包括：用于将所述镜框调整至与所述弧摆台的摆动方向垂直的下旋转台，所述下旋转台安装在所述弧摆台的工作面上，在所述下旋转台的工作面上安装所述夹具。

在上述技术方案中，所述镜框包括中部形成有安装孔的矩形框体和嵌装在安装孔内的光学元件，所述框体左右两侧分别开有与所述气动卡爪相匹配的凹槽。

在上述技术方案中，所述框体内壁上形成有多个用于渗入胶水的凹陷槽。

在上述技术方案中，所述光学元件的尺寸为1～4cm，如2-3cm。

一种上述装调装置的使用方法，包括以下步骤：

1)用胶水将待安装的光学元件固定在所述镜框内，然后将所述镜框放置在所述平台上；

2)控制所述气动卡爪抓取所述镜框，移动至所述光学元件在所述装配基板上的装配位置附近；

3)调节所述三维平移台找到所述光学元件在所述装配基板上精确的水平位置，调整所述下旋转台至所述镜框与所述弧摆台的摆动方向相垂直，通过所述上旋转台调整所述镜框在竖直面内转动的角度，通过所述弧摆台调整所述镜框与水平面的夹角，调整好后通过所述三维平移台将所述镜框贴近所述装配基板的表面；

4)向所述镜框两侧的凹槽内注入胶水使其与所述装配基板粘连固定，待胶水完全固化后松开所述夹具释放所述镜框。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本实用新型的装置适用于装配厘米级别尺度的元件，目前市场上的同类产品较少；2、本实用新型的装置装配精度高，装配光学元件的误差能够控制在10μrad以内；3、本装置无需使用机械弹簧座架，能够大大节约光腔内的空间。

附图说明

图1是本实用新型的光学元件的装调装置实施例1的示意图；

图2是本实用新型的光学元件的装调装置实施例1的调整台示意图；

图3是本实用新型的光学元件的装调装置实施例1的镜框示意图；

其中：

1：平台，2：平移架，3：电机驱动器，5：调整台，6：气瓶，7：装配基板，8：三维平移台，9：上旋转台，10：弧摆台，11：下旋转台，12：夹具，13：镜框。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

在下列各个实施例中使用的胶水均可采用为紫外固化胶或其他固化胶。。

实施例1

如图1～3所示，一种光学元件的装调装置，包括用以固定装配基板7的平台1以及调整台5，装配基板7一般采用石英等收缩率低的材料。调整台5包括：三维平移台8、上旋转台9、弧摆台10和用以夹取镜框13的夹具12；

三维平移台8通过支架吊装在平台1的上方，三维平移台8的工作面位于装配基板7的上方；上旋转台9固定安装在三维平移台8的工作面上，弧摆台10安装在上旋转台9的工作面上，弧摆台10能与上旋转台一起沿上旋转台的中心轴转动；夹具12安装在弧摆台10的工作面上，夹具12能与弧摆台10一起在竖直面内摆动一定角度。其中，三维平移台8、上旋转台9、弧摆台10上均安装有用于精确手动调节的千分尺。

本实用新型先通过自上而下设置的三维平移台、上旋转台和弧摆台，具有三维高精度可调节性，实现了镜框的高精度的装配，将镜框利用胶水高精度固装在装配基板上，然后直接将装配基板整体装入谐振腔，无需再次调整，另外，粘接光学元件及镜框使用的紫外固化胶，在紫外灯下照射几分钟后即可完全固化，且具有强度高、形变小的优点。本方法不仅简化了光学元件的安装步骤而且保证了安装的精度。

作为优选，镜框13包括中部形成有安装孔的矩形框体和嵌装在安装孔内部的光学元件，所述的安装孔的孔壁上形成有凹槽以易于装配和固定，其中，光学元件的尺寸为1～4cm，如2cm或3cm。在框体的安装底面及与底面相邻的两侧面上设置有凹槽，两侧面的凹槽用以使夹具进行抓取、保持等动作时镜框能保持稳定，而底部与两侧的凹槽相连通用以使胶水流入，增大固定连接面积，提高固化后的稳固性。镜框的形状尺寸均可依装配的光学元件来设计定制。框体的内径与光学元件的外径相同，框体的安装孔处上形成3个用于渗入胶水的凹陷槽，使光学元件与镜框的粘结更牢靠。

作为优选，夹具12包括：对称设置的2个气动卡爪，每个气动卡爪均受控与一高压气瓶6连通。高压气瓶内的气体给气动夹具提供抓取的动力。

实施例2

为使三维平移台8能够在在平台1的上方水平移动，在实施例1的基础上，还包括：平移架2，该平移架2为一“门”字形，三维平移台8通过一沿水平方向设置的导轨滑动安装于平移架2上。平移架2通过螺丝固装在平台1上。

作为优选，还包括：安装在平移架2上的步进电机，步进电机通过同步带驱动三维平移台8相对平移架2沿水平方向移动。通过步进电机驱动三维平台及其附属整体移动，实现了镜框的夹持移动，可在前级进行夹持稳定检测等步骤，而且提供了更多的操作空间，保证后续的装配精度。

实施例3

为便于精确调节镜框在装配基板上的安装位置，在实施例2的基础上，还包括：用于将镜框13调整至与摆弧台的摆动方向垂直的下旋转台11，其用于调整镜框所在平面的法线与弧摆台的摆动方向平行，下旋转台11安装在弧摆台10的工作面上，在下旋转台11的工作面上安装夹具12。

本实用新型的装调装置的使用方法：

1、用胶水将待安装的光学元件固定在镜框13内，然后将镜框13放置在平台1上；

2、通过电脑控制调整台移动到镜框放置位置，调节三维平移台使气动卡爪的爪口对准镜框上左右两侧的凹槽，打开高压气瓶使夹具做抓取动作，调整三维平移台使镜框离开平台表面，控制三维平移台在平移架上移动到该光学元件在装配基板上的装配位置附近；

3、调节三维平移台8找到光学元件精确的水平位置，调整下旋转台11至镜框13与弧摆台的摆动方向相垂直，固定下旋转台11，通过上旋转台9调整镜框13在竖直面内转动的角度，通过弧摆台10调整镜框13与水平面的夹角，调整好后通过三维平移台8将镜框13慢慢贴近装配基板4的表面，尽量贴近，但不要接触上，一般距离为1～2mm；

4、向镜框13两侧的凹槽内注入少量胶水使其与装配基板4粘连固定，待胶水完全固化后关闭高压气瓶的供气阀(未示出)，使夹具12松开并释放镜框13，即完成对该单个光学元件的装配工艺。

整个操作过程简单，可以通过精确手动调节保证安装精度，而且，利用夹持定位后注胶然后固化的方法，保证安装位置不会因为固定过程产生偏差，减少后续调整过程，提高装配效率，

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学元件的装调装置，其特征在于，包括：用以固定装配基板(7)的平台(1)以及调整台(5)，所述调整台(5)包括：三维平移台(8)、上旋转台(9)、弧摆台(10)和用以夹取镜框(13)的夹具(12)；

所述三维平移台(8)的工作面位于所述装配基板(7)的上方并朝向所述的装配基板；所述上旋转台(9)固定安装在所述三维平移台(8)的工作面上，所述弧摆台(10)安装在所述上旋转台(9)的工作面上，所述弧摆台(10)能与所述上旋转台一起沿所述上旋转台的中心轴转动；所述夹具(12)安装在所述弧摆台(10)的工作面上，所述夹具(12)能与所述弧摆台(10)一起在竖直面内摆动一定角度。

2.根据权利要求1所述的装调装置，其特征在于，所述三维平移台(8)固装在装配基板(7)上方。

3.根据权利要求1所述的装调装置，其特征在于，还包括平移架(2)，所述三维平移台(8)通过一沿水平方向设置的导轨滑动安装于所述平移架(2)上。

4.根据权利要求3所述的装调装置，其特征在于，还包括安装在所述平移架(2)上的步进电机，所述步进电机通过同步带驱动所述三维平移台(8)相对所述平移架(2)沿水平方向移动。

5.根据权利要求4所述的装调装置，其特征在于，所述的夹具(12)包括对称设置的2个气动卡爪。

6.根据权利要求5所述的装调装置，其特征在于，还包括用于将所述镜框(13)调整至与所述弧摆台(10)的摆动方向垂直的下旋转台(11)，所述下旋转台(11)安装在所述弧摆台(10)的工作面上，所述夹具(12)安装在所述下旋转台(11)的工作面上。

7.根据权利要求6所述的装调装置，其特征在于，所述镜框(13)包括中部形成有安装孔的矩形框体和嵌装在安装孔内的光学元件，所述框体左右两侧分别开有与所述气动卡爪相匹配的凹槽。

8.根据权利要求7所述的装调装置，其特征在于，所述安装孔侧部形成有多个用于渗入胶水的凹陷槽。

9.根据权利要求8所述的装调装置，其特征在于，所述光学元件的尺寸为1～4cm。

10.根据权利要求9所述的装调装置，其特征在于，所述光学元件的尺寸为2～3cm。