[发明专利]大口径平面光学元件的夹具和装夹方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件，特别是一种大口径平面光学元件的夹具和装夹方法，可广泛应用于大口径平面光学元件在光学工程、光学实验装置中的装夹，特别是在真空环境以及洁净度要求高的环境下，此方法也能满足各种外形大口径平面光学元件的装夹，并达到无污染、无应力的要求。

背景技术

目前，高功率激光的发展趋势是大口径、高通量、列阵化方向发展，要实现激光高通量传输必须具备一个洁净、干燥、无污染的环境，传统的有机物无应力装夹显然无法满足该要求。这主要是传统有机物无应力装夹方式用的是硅胶、真空橡皮或软木等，其在高功率激光直接或间接辐照下会产生污染物——气溶胶，分布于整个实验环境而对光学元件产生污染，从而使光学元件在激光辐照下损伤或损伤增长。所以，大口径光学元件的装夹方式必须有效解决。

发明内容

本发明的目的是要提供一种大口径平面光学元件的夹具和装夹方法，它既能实现无应力装夹，又能在特殊条件下避免二次污染。

本发明的技术解决方案如下：

一种大口径平面光学元件的夹具，特点在于其构成包括大口径平面光学元件压板、弹性支点、变形薄板框、内六角圆柱头螺钉、凸台、镜框、旋转轴和支架，上述元件的位置关系如下： 

所夹持的大口径平面光学元件在通光孔径外应留有一定的周边供所述的变形薄板框贴设，该变形薄板框的形状与所述的大口径平面光学元件的周边的形状相同；

所述的镜框供所述的大口径平面光学元件安装，根据所夹持的大口径平面光学元件的通光孔径及其形状留有通光孔，该镜框的横轴方向的两侧设有旋转轴，以套设在所述的支架的轴套中；

在所述的镜框和大口径平面光学元件压板之间通过多个凸台和内六角圆柱头螺钉将所述的镜框和大口径平面光学元件压板固定在一起，在所述的大口径平面光学元件压板和所述的大口径平面光学元件下表面的周边设有多个弹性支点，使所述的变形薄板框的面随所述的大口径平面光学元件的平面度而改变并紧密贴合。

所述的弹性支点由弹性支点外壳调节丝杆、锁紧压圈、螺母、弹簧和弹簧套构成，所述的调节丝杆使弹簧在弹簧套内有限的空间内变形，通过弹簧套将力作用在变形薄板框上，作用力的大小由调节丝杆控制，锁紧压圈起到防止螺母在调节后松动的作用，弹性支点外壳固定在所述的大口径平面光学元件压板上，起到固定弹性支点的作用。

所述的大口径平面光学元件形状为正方形、长方形、圆形、椭圆形或多边形。

所述的弹性支点的设置根据所夹持的大口径平面光学元件形状和大小决定，对于正方形或长方形的大口径平面光学元件，两个弹性支点之间的距离为100～150mm；对于圆形或椭圆形的大口径平面光学元件，两个弹性支点间的圆弧距离为140～180mm。

所述的变形薄板框的厚度应根据大口径平面光学元件重力分力来选择：

对有倾斜角度的大口径平面光学元件装夹时，根据倾角大小分析镜面重力的分力来计算其对薄板框的压力大小，选择变形薄板框的张力略小于大口径平面光学元件重力分力，使所述的变形薄板框紧贴光学元件表面，当不可抗拒的外力因素影响大口径平面光学元件本身时，通过光学元件将力转加到变形薄板框上，使薄板框变形，而大口径平面光学元件的平面不变形。

利用上述的大口径平面光学元件的夹具对大口径平面光学元件的装夹方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

①将大口径平面光学元件装入镜框中，放上变形薄板框；

②通过内六角圆柱头螺钉和凸台，将大口径平面光学元件压板与镜框刚性连接；

③根据弹性支点的间距要求，设定根据弹性支点的分布结构，将多个弹性支点安装在大口径平面光学元件压板上，呈放松状态；

④将镜框整体安装在旋转轴和支架上；

⑤通过旋转使安装后的镜框整体呈45°状态；

⑥调节弹性支点的调节丝杆，使所述的大口径平面光学元件的上表面与镜框的接触面轻微接触即可。

一种大口径平面光学元件的夹具，即光学元件与机械镜架间的连接方式，其特点是利用金属结构直接装夹大口径光学元件，可在降低金属装夹框表面加工精度和光学元件处于任意倾斜角度等情况下，而不产生光学元件装夹应力，同时金属结构直接装夹可很好避免了传统有机物无应力装夹而带来的有机污染。