[发明专利]一种复合球面反射镜的烧结方法

说明书

本发明涉及光学元件制造技术领域，具体涉及一种复合球面反射镜的烧结方法，包括加工复合球面反射镜的金属基底，使得金属基底的曲率半径与设计球面的曲率半径偏差在±0.01mm以内，且金属基底的表面粗糙度控制在Ra1.6μm以内；加工复合球面反射镜的光学玻璃，将光学玻璃加工成平板，其厚度控制在2mm±0.1mm以内，平面度≤0.02mm，表面粗糙度控制在Ra1.6μm以内；用熔封炉将金属基底与光学玻璃烧结。本发明通过优化烧结程序，直接应用平板光学玻璃进行烧结，依靠金属基底的精度，实现复合球面反射镜的烧结，降低了复合球面反射镜烧结前，对光学玻璃的加工难度，同时有利于提高复合球面反射镜的烧结成功率。

技术领域

本发明涉及光学元件制造技术领域，具体涉及一种复合球面反射镜的烧结方法。

背景技术

球面反射镜应用在航空、航天领域较多，其种类多见于金属球面反射镜、光学玻璃球面反射镜以及复合球面反射镜等。金属球面反射镜以Be反射镜为主，Be具有剧毒而且机械加工性能差，价格昂贵，成本较高；光学玻璃强度低，因而玻璃球面的直径和厚度必须满足一定的比值，通常高达6～8:1，导致玻璃反射镜比较重。因而，复合球面反射镜的应用较多，其由金属基底和光学玻璃组成。制备时需要对金属基底、光学玻璃进行加工，然后将二者进行烧结，再进行光学加工以满足应用需求。其烧结方法是，将金属基底和光学玻璃分别加工成所要求的球面，将二者放置在熔封炉内，用高温使得光学玻璃软化，使得金属基底和光学玻璃粘合在一起，实现二者的烧结。

现有的复合球面反射镜的烧结方法中，烧结前对光学玻璃的加工精度要求较高，工艺复杂，操作难度大，且烧结前金属基底与光学玻璃基本贴合，不利于气体排出，烧结后成功率较低。为此，亟需对复合球面反射镜的烧结方法加以改进。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述技术问题，提供一种复合球面反射镜的烧结方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种复合球面反射镜的烧结方法，包括以下步骤，

S1加工复合球面反射镜的金属基底，使得金属基底的曲率半径与设计球面的曲率半径偏差在±0.01mm以内，且金属基底的表面粗糙度控制在Ra1.6μm以内；

S2加工复合球面反射镜的光学玻璃，将光学玻璃加工成平板，可降低对待烧结光学玻璃的加工难度，光学玻璃的厚度控制在2mm±0.1mm以内，平面度≤0.02mm，表面粗糙度控制在Ra1.6μm以内，且光学玻璃的表面不应存在直径大于0.7mm的大砂眼和长度大于15mm，宽度大于0.07mm的大划痕，以保证金属基底与光学玻璃烧结成功率；

S3用熔封炉将金属基底与光学玻璃烧结，所述金属基底的烧结口径控制在50～200mm之间，且金属基底的曲率半径与金属基底的烧结口径之比≥3。

优选的，步骤S1中金属基底加工完后需要经退火处理，以减少内应力；金属基底的材料选用钛合金，钛合金的分子结构性质与玻璃的分子结构性质较接近，同时钛合金和光学玻璃二者的膨胀系数接近，便于二者的烧结，并且钛合金的密度为4.5g/mm³仅是钢的57.7％，能够使复合球面反射镜的重量可得到有效控制。

优选的，步骤S2中光学玻璃的外形尺寸小于步骤S1中金属基底的烧结口径，所述光学玻璃的外形尺寸与金属基底的烧结口径的差值为0.5mm±0.05mm，避免烧结时光学玻璃凸出金属基底引起光学玻璃的破裂。

优选的，步骤S3中用熔封炉将金属基底与光学玻璃烧结，包括如下步骤：

S31烧结前，打开熔封炉，将金属基底放入熔封炉内，将光学玻璃放置金属基底的待烧结表面上，关闭熔封炉；

S32将熔封炉内温度从室温升至500℃，控制时间10h；

S33控制熔封炉内温度在500℃恒温2h；