[发明专利]基于挠性玻璃质支撑元件的多普勒差分干涉仪的制备方法

权利要求书

1.一种基于挠性玻璃质支撑元件的多普勒差分干涉仪的制备方法，其特征在于，所述多普勒差分干涉仪，包括分光棱镜(1)、短臂衍射光栅和长臂衍射光栅；短臂衍射光栅包括依次连接在分光棱镜(1)反射表面上的短臂视场支撑元件(2)、短臂视场棱镜(3)、短臂光栅支撑元件(4)和短臂光栅(5)；长臂衍射光栅包括依次连接在分光棱镜(1)透射表面上的长臂视场支撑元件(6)、长臂视场棱镜(7)、长臂光栅支撑元件(8)和长臂光栅(9)；所述短臂视场支撑元件(2)、短臂光栅支撑元件(4)、长臂视场支撑元件(6)和长臂光栅支撑元件(8)均采用挠性玻璃质支撑元件；

所述挠性玻璃质支撑元件，包括首尾相连的四个支撑架，所述四个支撑架组成一体式矩形中空框架结构，每个支撑架均由多个粘接块以及连接相邻粘接块的挠性连接块组成；所述粘接块的厚度比与之相连的挠性连接块的厚度大，且上下两个端面均超出挠性连接块的端面；四个支撑架所有粘接块的上下两个端面分别构成上下两个粘接面；所述两个粘接面为平行面或非平行面；

所述短臂视场支撑元件(2)和长臂视场支撑元件(6)的两个粘接面均为非平行面且设定有相同的夹角；所述短臂光栅支撑元件(4)和长臂光栅支撑元件(8)的两个粘接面均为平行面；

包括以下步骤：

步骤1)确定光学参数；

通过光学设计，确定分光棱镜(1)、短臂视场棱镜(3)、短臂光栅(5)、长臂视场棱镜(7)、长臂光栅(9)的尺寸和材料；确定各光学元件间的角度、距离和通光口径；

步骤2)确定各挠性玻璃质支撑元件的材料和尺寸；

步骤2.1)根据步骤1)中的光学参数，选择短臂光栅支撑元件(4)和长臂光栅支撑元件(8)的材料和厚度；

步骤2.2)选择短臂视场支撑元件(2)和长臂视场支撑元件(6)的中心厚度和材料，选择条件满足如下光学表达式：

其中

ΔOPD＝2(ΔD₁n₁+ΔD₂n₂)

n₁是Littrow波数δ_L的光谱在真空折射率n₁＝1；

n₂是Littrow波数δ_L的光谱在视场棱镜的折射率；

α₁是长臂视场支撑元件材料的热膨胀系数；

α^′₁是短臂视场支撑元件材料的热膨胀系数；

α₂是视场棱镜材料的热膨胀系数；

D₁是长臂视场支撑元件的中心厚度；

ΔD₁是短臂视场支撑元件中心厚度相对长臂视场支撑元件中心厚度增加的厚度；

ΔD₂是长臂视场棱镜中心厚度相对短臂视场棱镜中心厚度增加的厚度；

T是光学元件的温度；

根据光学表达式，选择长臂视场支撑元件(6)的材料，确定α₁值，选择长臂视场支撑元件(6)的中心厚度，确定D₁值；

根据光学表达式，选择α′₁和ΔD₁值，确定短臂视场支撑元件(2)的材料和中心厚度；

步骤2.3)对挠性玻璃质支撑元件的截面尺寸进行优化；

通过有限元分析，在温度变化1℃时，热变形分析后计算各光学工作面的面型PV值，使多普勒差分干涉仪各光学面的面型PV值小于， λ为干涉仪的Littrow波长，得到挠性玻璃质支撑元件的截面尺寸如下：

四个挠性玻璃质支撑元件的一体式矩形中空框架结构截面尺寸一致；

所述短臂光栅支撑元件(4)和长臂光栅支撑元件(8)的厚度一致，且两个粘接面均为与光轴垂直的平面；

所述短臂视场支撑元件(2)的两粘接面具有一夹角a，其中一面与反射光轴垂直；

所述长臂视场支撑元件(6)的两粘接面具有一夹角b，其中一面与透射光轴垂直；

步骤3)加工得到挠性玻璃质支撑元件；

步骤3.1)根据步骤2.3)的截面尺寸加工出四个矩形中空框架支撑元件轮廓，分别对应短臂视场支撑元件(2)、短臂光栅支撑元件(4)、长臂视场支撑元件(6)以及长臂光栅支撑元件(8)；

步骤3.2)将四个矩形中空框架挠性玻璃质支撑元件轮廓进行切割加工；

将挠性玻璃质支撑元件切割加工为一体式矩形中空框架结构，使每个边均由多个粘接块以及连接相邻粘接块的挠性连接块组成；

步骤3.3)将挠性连接块与粘接面同侧的两个端面铣低；

步骤4)将各光学元件之间通过挠性玻璃质支撑元件粘接成一体；

将短臂视场支撑元件(2)、短臂视场棱镜(3)、短臂光栅支撑元件(4)和短臂光栅(5)依次连接在分光棱镜(1)的反射表面上；

将长臂视场支撑元件(6)、长臂视场棱镜(7)、长臂光栅支撑元件(8)和长臂光栅(9)依次连接在分光棱镜(1)的透射表面上。