锥体棱镜的加工

本文简单地叙述了锥体棱镜两种加工工艺。重点介绍直接成型法加工中对角度误差~1″的控制。并提出了角度超差零件返修时的光胶方法。     

大口径锥体棱镜的制造与测量方法

锥体棱镜的设计要求一般为α≤5″,N=0.25,ΔN=0.2,是一种加工难度大,测量精度要求高的棱镜。采用对立方体加工形成锥体棱镜的制造方法,应用激光干涉测量技术对加工过程中的直角误差Δ90°、棱镜的出射光与入射光的偏离角误差α进行测量与控制,是一种既能满足设计指标要求又能满足大批量生产要求的加工方法。该加工方法适合于入射面圆直径在Φ50mm^Ф80mm的锥体棱镜。     

锥体棱镜最佳工艺参数研究

借助于Matlab和Zemax等数学工具,详细研究了锥体棱镜的各个加工要素。结合实际使用的情况确定了最佳工艺参数。研究结果已被生产采用,并取得了较好的经济效益。     

从反射面检测锥体棱镜直角误差的方法

介绍了一种使用平面干涉仪检测锥体棱镜直角误差的方法。使用这一检测方法时需要制做一个角度为24.4°的夹具,将被测棱镜放置在夹具之上。这个夹具的作用是,可以使来自干涉仪的标准平行光束(测试光束)由反射面折射入棱镜内,并且垂直于被测直角棱线,经被测直角两个面的反射光仍按原光路返回。当出射光束与干涉仪的标准平行光束(参考光束)重合时产生干涉,实现在平面干涉仪上对锥体棱镜直角误差的测量。与传统的测量方法相比较,该方法具有测量准确、计算精度高的特点。适合于对高精度锥体棱镜(α≤3″)直角误差的测量。     

从入射面检测锥体棱镜直角误差的方法

介绍了一种应用激光平面干涉仪从入射面检测锥体棱镜直角误差的方法。棱镜被测角通过一个夹具被预置一个初始角,使射入棱镜内的测试平行光垂直于被测角棱,经被测直角的两个面反射后形成全反射光路,当射出的光与测试平行光重合时产生干涉,实现对锥体棱镜直角误差的测量。介绍了测量、干涉条纹图形分析和直角误差计算的方法,并与传统检测方法进行了比较。结果表明,该方法具有操作简单、测量准确、计算精度高等特点,适合于高精度锥体棱镜(α≤3″)的直角误差测量。     

空心锥体棱镜研制工艺研究

介绍一种空心锥体棱镜加工工艺。首先,采用光学冷加工技术加工三个玻璃基板,并进行滚外圆和镀膜处理;其次,利用夹具初步固定三个基板,并在粘贴区域涂胶;最后,采用自准直平行光管对空心锥体棱镜的核心技术指标进行实时监测,紫外灯进行固化处理,控制成型。实践证明：该工艺可以对空心锥体的二面角进行精确控制,适合大口径空心锥体棱镜的加工。     

移相式干涉仪在锥体棱镜角度测试中的应用

为了实时、高精度地测试光学零件，对移相式数字波面干涉仪在锥体棱镜角度测试中的应用进行了研究。通过锥体棱镜二面角偏差计算方法得到了二面角偏差和干涉波面之间的关系，分析了干涉波面的形状与锥体棱镜综合误差的关系，编写了锥体棱镜角度和综合误差测试程序，并且在移相式数字波面干涉仪和ZYGO干涉仪上分别对锥体棱镜进行测试，给出了2者的比较测试结果。结果表明，移相式数字波面干涉仪测量锥体棱镜二面角偏差的误差在0.3″范围内，RMS值的测量误差在λ/50内；提出的方法可实现检测过程的自动化。     

双棱镜干涉测量的改进

多年来有关双棱镜干涉的工程测量和实验教学,必须在D〉4f条件下进行测量,文中经过理论论证和多次的实验研究,对原有的测量方法进行改进,在不降低测量精度的情况下使得测量的可靠操作性大大增强。     

提高棱镜制造精度的方法

应用干涉测量技术对制造棱镜时所用的光胶垫板、光胶长方体和棱镜光胶盘被加工表面与光胶垫板基准面之间的平行度进行测控,以达到提高棱镜制造精度的目的。     

双棱镜的像差

对图1所示双棱镜干涉实验(仅画出上半部份),作者在前文中已推得折射线方程 Y=Xctg(α+θ_2′)+[(?)tgαtg(θ_1)′+(?) tgα-(?)tgαctg(α+θ_2′)+(?)ctg(α+θ_2′)]÷[tgα+tg(θ_1)′]     

角锥棱镜激光谐振腔的基本特性

分析了角锥棱镜对光束的相位变换作用,带二面角误差的角锥棱镜可等效于6块光楔的组合,其楔角的大小和方向由二面角误差决定。对在腔内往返传输的光线在镜面上的位置进行了分析,结果表明：3个二面角误差相同且不为零的角锥棱镜构成的谐振腔为约束非稳腔。用Fox-Li迭代法数值模拟得到了不同棱镜二面角误差情况下的谐振模式。模拟结果表明：圆形镜腔情况下基本振荡模式接近于TEM03模的拉盖尔高斯光束;当3个二面角误差不相同时,模式中各个区域的强度分布不对称。采用3个二面角误差基本接近且绝对值较小的棱镜可以提高光束质量。     

球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器

为了将虚共焦非稳腔输出光束质量高和角锥棱镜谐振腔具有免调试的优点结合到一起,提出了用球面角锥棱镜构成虚共焦非稳腔的方案。利用已有虚共焦非稳腔钕玻璃激光器,设计加工了一球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器。模拟计算了两谐振腔输出光束的模式分布,然后对两钕玻璃激光器进行了实验对比研究。结果表明:实验得到的模式分布与模拟计算结果相吻合,球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器与虚共焦非稳腔钕玻璃激光器分别获得了最大2176.9J和2340.6J的能量输出,二者的电光效率与束散基本相同,分别为4.3%,0.30mrad和4.6%,0.26mrad。     

球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器

为了将虚共焦非稳腔输出光束质量高和角锥棱镜谐振腔具有免调试的优点结合到一起,提出了用球面角锥棱镜构成虚共焦非稳腔的方案。利用已有虚共焦非稳腔钕玻璃激光器,设计加工了一球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器。模拟计算了两谐振腔输出光束的模式分布,然后对两钕玻璃激光器进行了实验对比研究。结果表明:实验得到的模式分布与模拟计算结果相吻合,球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器与虚共焦非稳腔钕玻璃激光器分别获得了最大2 176.9 J和2 340.6 J的能量输出,二者的电光效率与束散基本相同,分别为4.3%,0.30 mrad和4.6%,0.26 mrad。     

机载角反射器阵列设计

 低轨目标目前流行的类半球状布阵方式的远程角偏小,测距盲区较大。对角锥棱镜进行研究分析,依据角反射器光束入射角度允许变化范围,合理分布角反射器,设计了一机载激光反射器装置,外形尺寸为119 mm×88.8 mm,共有15个角锥棱镜,底面切割成正六边形,底面边长为15.5 mm,底面对边距为26.87 mm,有效通光口径为25 mm,高为19 mm。考虑到角反射器的速差效应及其补偿要求,角锥棱镜最大角误差为5″,面形最大误差为5″。通过合理设计,比较单层角反射器,增加了入射光允许的角度范围,大大减小了低轨目标的测试盲区。     

角锥棱镜加工工艺研究

设计了一种适用于角锥棱镜加工的靠体,在铣磨成型、粗磨及精磨和粗抛工序中直接通过该靠体的翻转实现角锥棱镜的成盘化加工,最后以配重分离器工艺进行精抛。该工艺可实现光束平行差为1″的高精度角锥棱镜的批量生产,且使得角锥棱镜整体工艺方案加工工序减少、生产节奏快、效率高、质量可保证。     

角隅全反镜谐振腔激光器的输出特性

在高功率脉冲气体激光器中,用角隅反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜构成角隅全反镜谐振腔。对角隅腔激光器的输出特性和抗失调稳定性进行了研究,并与平凹腔和平平腔激光器进行了比较。实验结果表明：在角隅全反镜失调角为16 mrad时,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降9.2%,且近场输出光斑没有明显变化;而凹面全反镜失调角仅为0.4 mrad时,平凹腔激光器输出能量下降了9%,近场输出光斑严重变形。在输出镜正前方3.12 m处测量,当角隅镜偏转16.3 mrad时,激光器输出光斑与标准状态时的输出光斑重合;凹面全反镜失调角为0.4 mrad时,激光器输出光斑位移14 mm。经模式仪分析表明,角隅腔激光器近场光强分布均匀。     

角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性

角锥棱镜阵列具有溯源反射和准相位共轭两大特点,可在一定程度上补偿高平均功率固体激光器的热畸变。但由于这种角锥棱镜阵列自身的缺陷和由它构成的谐振腔输出激光模式众多的特点,限制了其在谐振腔中的应用。分析了角锥棱镜阵列谐振腔产生多模输出的原因,提出了采用腔内滤波的方法实现单模输出。理论模拟和实验研究结果表明：利用该方法可较好地改善阵列角锥棱镜谐振腔的输出特性,获得了近5倍衍射极限的输出。     

角锥棱镜的直角面面形问题

从一个侧面论述了角锥棱镜直角面面形误差所导致的出射波面像差及两面直角误差之间的定量关系 ,因而可以分别从后两者的精度要求提出对面形误差的要求。对于高精度的角锥棱镜 ,直角面面形问题应如同两面直角误差一样受到重视和关注     

化学氧碘激光器中的角立方反射器的研制

分别利用电子束蒸发和离子束溅射手段在单晶硅基底上制备了54.7°入射1315nm和632.8nm双波长高反射薄膜,并对两种手段所镀制薄膜地性能进行了比较;然后对离子束溅射所镀制的反射镜进行了胶合,得到了高精度的角立方反射器。最后,将所制备的角立方反射器实际用于化学氧碘激光谐振腔后,获得了近衍射极限的激光输出。     

双频激光干涉测角中角锥镜的不对称性对测角精度影响的分析

对双频激光干涉测角中反射镜组内两角锥镜的不对称性进行了分析,包括两反射角锥镜的制造工艺误差——两反射角锥镜的厚度偏差,以及安装偏差——两反射角锥镜前表面不平行度。推导出了由于该类误差带来的测角影响,建立了精确的角度测量模型。