專利名稱：高精度空心棱鏡反射器裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學儀器，更具體的涉及一種高精度空心棱鏡反射器裝置，是實心角錐棱鏡的改進品，適用于航天航空、測繪領域中特殊使用環(huán)境，如人造衛(wèi)星的激光反射器、航天航空的測擺裝置、弱視環(huán)境下的紅外測量、實驗室中各種不可見
光譜的量測等。
背景技術：
角錐棱鏡由3個相互垂直的反射面和一個透射底面構成的四面體錐狀棱鏡，是一種特殊的逆向反射器。在理想情況下，入射光束經相互垂直的三個反射面相繼反射后，出射光線與入射光線平行，但方向相反。當棱鏡繞通過其頂點的中心線轉動時，不會引起出射光線的變化，而且光線在棱鏡內的光程是一個常數。因此，它在激光測距儀、干涉儀、波長計以及激光諧振腔等地方得到廣泛應用。經歷50多年的應用發(fā)現，實心角錐棱鏡在某些特殊的應用領域中存在一些嚴重局限。如對不可見光波段的吸收、在人造衛(wèi)星上使用質量偏重等。針對實心角錐棱鏡存在的這些不足，我廠利用本廠在棱鏡加工上的優(yōu)勢，采用"比測法"加工工藝，發(fā)明了一種可以方便安裝的高精度空心棱鏡反射器裝置。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是在于提供了一種高精度空心棱鏡反射器裝置，該裝置結構簡單，使用方便，質量輕，精度高，適合全波段測量。為了實現上述的目的，本實用新型采用以下技術措施-
一種高精度空心棱鏡反射器裝置，它包括第一、第二、第三玻璃平板、第一、第
二、第三玻璃平板內面、棱鏡支座。其連接關系是第一、第二、第三玻璃平板相互粘接，粘結劑(采用光敏膠)可以很方便的將第一、第二、第三玻璃平板粘接接成空心棱鏡反射器。第一玻璃平板與第二玻璃平板通過光敏膠粘接，第三玻璃平板與第一玻璃平板、第二玻璃平板通過光敏膠(光敏膠材料名稱是GBN-501)粘接，粘接好后用紫光燈照射將光敏膠固化(時間10~20分鐘；溫度常溫下進行)，待膠完全固化后拿出靠體。這時空心棱鏡反射器制作完畢。在第一、第二、第三玻璃平板的相對應的標準面為第一、第二、第三玻璃平板的內面，這三個面需要鍍膜。棱鏡支座與第三玻璃平板的標準面的背面通過環(huán)氧樹脂膠粘接。用環(huán)氧樹脂膠粘接空心棱鏡反射器和空心棱鏡支座。
具體粘接方式如下首先將擦拭干凈的標準靠體與玻璃平板光膠，然后將玻璃平板擦拭干凈后貼在靠體上，能看到均勻的干涉條紋即可。接著在玻璃平板與玻璃平板的粘結區(qū)域涂上光敏膠，用同樣的方法使玻璃平板與玻璃平板和玻璃平板相粘接，粘接成形后用紫光燈照射將光敏膠固化，待光敏膠完全固化后拿出靠體。這時空心棱鏡反射器制作完畢。
一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其制備步驟是
一、 $70型空心棱鏡反射器由三塊玻璃平板相互粘接組成，玻璃平板切割成65
X65X12mr^的長方體。玻璃平板內面通過磨制其表面粗糙度達到Ra0.008 u m，以玻璃平板內面為基準磨制其背面，使每塊玻璃平板的厚度為8+a2amm,平行差為O.Olrnm。以玻璃平板內面為基準，磨制過程中要求與其相鄰的四個側面與玻璃平板內面相互成90。，并保證磨制后的玻璃平板長寬為60*60mm2，表面均為Ra0.008um的要求。玻璃平板內面細磨后置入分離器中拋光。使玻璃平板內面面面形達到入/10(入為檢測用光源波長)，光潔度達到Ra0.008 y m。細磨并拋光玻璃平板內面的對面。磨制過程中保證玻璃平板內面和其相對應的背面平行度為5〃 ，背面面形達到入/10，光潔度達到Ra0.008Pm。
將基準平面和其對面拋光好的平板重疊光膠在一起細磨側面(重疊過程要求一塊玻璃平板的基準面跟另一塊玻璃平板的非基準面光膠)。以玻璃平板內面為基準，細磨拋光側面。要求玻璃平板的四個側面彼此的夾角為90° ±4" (89° 59' 56"——卯° 4〃 )且都與玻璃平板成90。 士4" (89° 59' 56〃——90° 4〃 )。
二、 滾圓。根據用戶需求，空心棱鏡反射器外徑大小可做調整。如對4>70型空心反射器，車外圓時要求外圓直徑為4)70mm。
三、 用光敏膠可以很方便的將三塊玻璃平板粘接接成空心棱鏡反射器。粘接方式如圖2所示。玻璃平板與玻璃平板通過光敏膠粘接，玻璃平板與玻璃平板、玻璃平板2通過光敏膠粘接，粘接區(qū)域如圖2所示。四、 空心棱鏡反射器裝置制作過程中要求保證每個玻璃平板的基準面及基準面的 背面的面形精度為入/10，玻璃平板之間的直角精度為90。 ±4〃 (89° 59' 56"—— 90° 4")，由此可達到的空心棱鏡綜合角精度為180° ±20" (179° 59' 40"—— 180° 20")。
五、 三塊玻璃平板標準面，即玻璃平板內面處鍍多層反射膜，要求反射率達到 99%以上。鍍膜采用真空蒸發(fā)技術，鍍膜材料可以根據用戶要求鍍金、銀或者鋁等金 屬材料。
六、 空心棱鏡反射器與空心棱鏡支座通過粘結劑相粘接。如圖5所示，玻璃平板 內面的背面(即玻璃平板內面的背面)與棱鏡支座(即空心棱鏡支座)通過粘結劑相 粘接，粘接區(qū)域如圖5所示。
本實用新型與現有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果
重量輕。以4)70角錐棱鏡為例，空心棱鏡的重量為130g，而實心角錐棱鏡的重 量為250g。
反射率高。因光線經過任何材料都會有一定的吸收率，因此實心角錐棱鏡反射器 難以達到高反射率。而空心棱鏡反射器通過鍍膜后，幾乎可達到99%以上的反射率。
適合全波段。對普通光學材料而言，實心角錐棱鏡對紅外和紫外光譜段光線具有 較高的吸收損耗，所以普通材料的角錐棱鏡不能應用在不可見光譜設備中。而空心棱 鏡因為直接利用內表面反射，輔以適當材質的反射膜，對任意波長都可以提供很高的 反射率。


圖1為一種高精度空心棱鏡反射器裝置主視圖 圖2為玻璃板粘接示意圖 圖3為空心棱鏡反射器透視圖 圖4為空心棱鏡支座示意圖 圖5空心棱鏡支座與空心棱鏡反射器粘接示意圖 其中，1、 2、 3為玻璃平板，1A、 2A、 3A為玻璃平板內面，即標準面，4為 棱鏡支座。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述-一種高精度空心棱鏡反射器裝置，它包括第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3、 第一、第二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A、棱鏡支座4。其連接關系是第一、 第二、第三玻璃平板1、 2、 3相互粘接，粘結劑(采用光敏膠)可以很方便的將第一、 第二、第三玻璃平板1、 2、 3粘接接成空心棱鏡反射器。第一玻璃平板1與第二玻璃 平板2通過光敏膠粘接，第三玻璃平板3與第一玻璃平板1、第二玻璃平板2通過光 敏膠(光敏膠材料名稱是GBN-501)粘接，粘接好后用紫光燈照射將光敏膠固化(時 間10 20分鐘；溫度常溫下進行)，待膠完全固化后拿出靠體。這時空心棱鏡反 射器制作完畢。在第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3的相對應的標準面為第一、第 二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A，第一、第二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A 需要鍍膜。棱鏡支座4與第三玻璃平板3的第三玻璃平板內面3A的背面通過環(huán)氧樹 脂膠粘接。所述的第一、第二、第三玻璃平板1、 2、 3切割成65X65X12mr^的長 方體，第一、第二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A通過磨制其表面度達到Ra0.008 iim，第一、第二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A為基準磨制其背面，第一、第二、 第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A的厚度為8+a2Qmm,第一、第二、第三玻璃平板1、 2、 3的四個側面與第一、第二、第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A相互成90。。所述的 第一、第二、第三玻璃平板1、 2、 3的四個側面彼此的夾角為90°與第一、第二、 第三玻璃平板內面1A、 2A、 3A成90。。磨制完畢后的上述三塊65X65X12mmS的 長方體粘接成空心棱鏡形狀滾圓。 一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其制備步驟是
l.選擇玻璃材質，制作三塊達到面形精度要求的第一、第二、第三玻璃平板1、 2、
3。這個過程包括三大工序下料、粗磨成型、細磨拋光。具體實施過程如上所述。
2. 上步加工的第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3粘接成整體，為滾圓做準備。 將經過精修并達到面形精度要求的第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3按照圖2所示 方式用蜂蠟粘接成空心椎體形狀，粘接過程需要一個4)72mm的實心椎體棱鏡做套
體。制作步驟為首先將第一玻璃平板1貼在套體的任一拋光平面上；接著將第二玻
璃平板2貼著套體另外一個拋光面用蜂蠟跟第一玻璃平板1粘接，粘接區(qū)域如圖2 所示；隨后將第三玻璃平板3貼著套體最后一個拋光面跟第一玻璃平板1和第二玻璃 平板2用蜂蠟粘接，粘接區(qū)域如圖2所示。這時第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3 和4 72mm的套體粘接成一個整體，為下步滾圓做準備。
3. 對第2步粘接成整體的空心棱鏡滾圓。上一步4)72mm的套體與第一、第二、第三玻璃平板1、 2、 3粘接一起后成實心椎體棱鏡形狀，便于滾圓。對于4>70型空 心棱鏡反射器，要求滾圓后的外徑為4)70mm。
4. 脫膠，加熱分離玻璃平板(一般溫度是60。左右，溫度可以將蜂蠟軟化即可)。 第3歩滾圓后，需要將玻璃平板分開重新粘接成保證彼此90°的空心棱鏡。由于第2 步中，是由蜂蠟將第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3粘接在一起的，所以加熱能軟 化蜂蠟，很容易的將第2步形成的整體分離開來。完成這一步后，第一、第二、第三 玻璃平板l、 2、 3外形加工完畢。
5. 控制直角精度，粘接第一、第二、第三玻璃平板l、 2、 3。將第4步分開的第 一、第二、第三玻璃平板1、 2、 3用光敏膠粘接成空心椎體形狀，粘接過程跟第2 歩相似，粘接中需要一個4)60mm綜合角誤差為1〃的高精度實心椎體棱鏡做為靠體。 制作過程為首先將擦拭干凈標準靠體與第一玻璃平板1光膠；然后將第二玻璃平板
2擦拭干凈后貼在靠體上，能看到均勻的干涉條紋即可；接著在第一玻璃平板l與第 二玻璃平板2的粘結處(參考圖2所示陰影部分)涂上光敏膠；用同樣的方法使第三
玻璃平板3與第一玻璃平板1和第二玻璃平板2相粘接(粘接區(qū)域參考圖2所示)； 用紫光燈照射將光敏膠固化；等光敏膠完全固化后拿出靠體。空心棱鏡反射器雛形制
作完畢。
6. 對第5步制作的空心棱鏡反射器雛形鍍膜，形成有效反射面。這時空心棱鏡反 射器制作完畢。
7. 選擇配套金屬材質，加工空心棱鏡支座。空心棱鏡支座示意圖如圖4所示。
8. 用環(huán)氧樹脂膠粘接空心棱鏡反射器和空心棱鏡支座。粘接區(qū)域如圖5所示，空 心棱鏡支座與第三玻璃平板內面3A標準面的背面相粘接。最終高精度空心棱鏡裝置 制作完畢。如圖l所示。
權利要求1、一種高精度空心棱鏡反射器裝置，它包括玻璃平板(1、2、3)、棱鏡支座(4)，其特征在于第一、第二、第三玻璃平板(1、2、3)相互粘接，粘結劑將第一、第二、第三玻璃平板(1、2、3)粘接接成空心棱鏡反射器，粘接后呈空心椎體形狀，第一玻璃平板(1)與第二玻璃平板(2)通過粘結劑粘接，第三玻璃平板(3)與第一玻璃平板(1)和第二玻璃平板(2)通過粘結劑粘接，在第一、第二、第三玻璃平板(1、2、3)的相對應的標準面為第一、第二、第三玻璃平板內面(1A、2A、3A)，棱鏡支座(4)與第三玻璃平板內面(3A)的背面通過環(huán)氧樹脂膠粘接，用環(huán)氧樹脂膠粘接空心棱鏡反射器和空心棱鏡支座(4)。
2、 根據權利要求1所述的一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其特征在于所述 的粘結劑采用光敏膠。
3、 根據權利要求1所述的一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其特征在于所述 的第一玻璃平板(1)貼在套體的拋光平面上，第二玻璃平板(2)貼著套體另外一個 拋光面用蜂蠟跟第一玻璃平板(1)粘接，第三玻璃平板(3)貼著套體一個拋光面跟 第一玻璃平板(1)和第二玻璃平板(2)用蜂蠟粘接，套體與第一、第二、第三玻璃 平板(1、 2、 3)粘接成實心椎體棱鏡形狀。
4、 根據權利要求1所述的一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其特征在于所述 的第一、第二、第三玻璃平板(1、 2、 3)切割成長方體，第一、第二、第 三玻璃平 板內面(1A、 2A、 3A)通過磨制其表面達到Ra0.008 u m，第一、第二、第三玻璃平板 內面(1A、 2A、 3A)為基準磨制其背面，第一、第二、第三玻璃平板(1、 2、 3) 的厚度為8+(UQmm。
5、 根據權利要求4所述的一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其特征在于所述 的第一、第二、第三玻璃平板(1、 2、 3)的四個側面與第一、第二、第三玻璃平板 內面(1A、 2A、 3A)相互成90° ，第一、第二、第三玻璃平板(1、 2、 3)的四個 側面彼此的夾角為90。與第一、第二、第三玻璃平板內面(1A、 2A、 3A)成90° 。
6、 根據權利要求5所述的一種高精度空心棱鏡反射器裝置，其特征在于入射 光線經1A、 2A、 3A面反射后，出射光線與入射光線的夾角為180° ±20"。
專利摘要本實用新型公開了一種高精度空心棱鏡反射器裝置，它包括玻璃平板、棱鏡支座，其特征在于三塊玻璃平板相互粘接，粘結劑將三塊玻璃平板粘接接成空心棱鏡反射器，粘接后呈空心椎體形狀，第一玻璃平板與第二玻璃平板通過光敏膠粘接，第三玻璃平板與第一玻璃平板、第二玻璃平板通過光敏膠粘接，用紫光燈照射將光敏膠固化，在三塊玻璃平板的相對應的標準面為三塊玻璃平板內面，棱鏡支座與第三玻璃平板的標準面的背面通過環(huán)氧樹脂膠粘接。本實用新型結構簡單，使用方便，該裝置質量輕、精度高、而空心棱鏡反射器通過鍍膜后，幾乎達到99％以上的反射率。適合全波段測量。
文檔編號G02B5/12GK201434916SQ20092008564
公開日2010年3月31日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者吳衛(wèi)敏, 黎 張, 時文濤, 李翠霞, 李道豈, 熊開宇, 胡紅菊, 邊志遠, 金耀明, 顧樂奇 申請人:中國地震局地震研究所