[发明专利]平面类光学元件胶结方法

说明书

技术领域

本发明属于光学元件胶结技术领域，具体涉及一种平面类光学元件的胶结方法。

背景技术

相比常用的螺钉、铆钉、焊接等传统连接方式，胶结连接具有结构简单、空间利用率高、强度高、应力均匀、性能稳定、提升连接件整体固有频率和耐疲劳等优点。因此对平面类光学元件如平面镜、透镜、光栅等来说，胶结是最常用的一种连接支撑方式，能够提高空间利用率，强化对附加面形的控制，保证光学元件光学性能稳定，减少装配带来的不良影响程度。光学元件与金属连接件胶结时，通常采用3点或多点连接，以减少应力集中和提升元件稳定性，该连接方式要求对定位、胶层厚度、平行度、厚度均匀性等参数精确控制，同时胶水属于粘弹性材料，有效操作时间有限，对于平面类光学元件多点粘胶工艺，需解决效率和性能两大问题。

在粘胶工艺中，胶层厚度精确控制是关键点，因为胶层厚度对粘结强度和胶结点间受力一致性有显著的影响。胶水在固化之前属于具有一定粘度的流体，在粘接时，很难直接精确控制胶层厚度，通常采用在胶结连接件间加垫片或者微小玻璃球的方式控制厚度，这种方法制备的连接件胶层厚度很难实现连续控制且精度不够，影响胶结处强度。特别是在有限操作时间内完成多点胶结，用此方法难以实现且操作性不强。因此准确、快速完成平面光学元件多点胶结就非常必要。

发明内容

有鉴于此，本发明针对当前平面类光学元件与金属件胶结时定位、厚度等参数难以精确控制的不足，提供了一种平面类光学元件胶结方法，能够完成平面类光学元件3点或多点胶结，并精确调整胶结位置、胶层厚度等胶结参数。

其技术方案如下：

一种平面类光学元件胶结方法，用于将连接件胶结到平面光学元件上，其包含以下步骤：

步骤1，定位平面光学元件，将所述平面光学元件安装到定位板上的镂空定位槽内，所述镂空定位槽为方形槽状结构，具有水平的底面和垂直于该底面的侧壁，设定任意两正交侧壁为定位面，以定位面交点为零位，分别在长宽方向刻画刻度线；

步骤2，固定连接件，固定所述连接件到连调整夹具上，该调整夹具相对于定位板具有水平及竖直方向的平移、角度调整自由度，所述调整夹具上刻画有与定位板上的刻度线相平行的十字形夹具刻线，调整位姿，使连接件与平面光学元件初步垂直；

步骤3，架设光学监视系统，所述光学监视系统包括光学镜头和电荷耦合元件，调整所述光学镜头，使连接件与平面光学元件的胶结面在电荷耦合元件内清晰成像，保存图像，记录连接件当前位置；

步骤4，连接件表面处理、涂胶，取下所述连接件，做表面处理，之后在其胶结面涂胶，再重新安装于调整夹具内；

步骤5，以定位板上的刻度线和夹具刻线为参考，移动调整夹具，使连接件到达预定位置，利用调整夹具调整连接件的上下位移及角度；

步骤6，实时监控，通过光学监视系统的倍率关系及电荷耦合元件像元大小当量，计算当前连接件与平面光学元件间的间距，达到精确控制胶层厚度的目的；

步骤8，胶结完成，待胶水固化后，松动调整夹具使其与连接件脱离，即可整体取出粘合好的平面光学元件，完成胶结。

采用以上方法，通过调整夹具调整、光学监视系统观测连接件位姿，已达到精确调整胶结位置、胶层厚度等胶结参数的目的。

所述调整夹具包括竖直地支撑在定位板上的立柱、可上下滑动地安装在该立柱上的竖直移动机构、二维旋转台和安装在所述竖直移动机构上方的螺旋测微计，其中，所述螺旋测微计通过支架固定在立柱上，以精密控制竖直移动机构上下位移，所述竖直移动机构具有沿水平方向延伸的水平导轨，该水平导轨位于定位板的正上方，所述二维旋转台可滑动地安装在水平导轨上。采用以上结构，螺旋测微计调整竖直移动机构上下位置，使连接件的上下位移调整精度可以达到0.01mm，二维旋转台可滑动地安装在水平导轨上方便连接件的横向位置调节。

所述二维旋转台包括活套在水平导轨上的导向块、设置在所述导向块上方，并与该导向块连接的调整块、以及安装在该调整块一侧的固定块，其中，所述导向块与水平导轨微间隙配合，所述固定块上设置有用于安装连接件的通孔，该通孔上方设置有用于夹紧连接件的定位套，所述夹具刻线刻画在该定位套的上端面上。采用以上结构，连接件在固定块上安装方便，定位套上的夹具刻线，能够方便连接件与平面光学元件的定位。