[发明专利]一种大口径激光传输反射镜的精密夹持装置与预紧方法

说明书

一种大口径激光传输反射镜精密夹持装置，包括反射镜元件、镜框组件、镜体压板、导向垫块、挠性元件、平端细牙螺钉、胶头螺钉等。反射镜元件在所述镜框组件底部的凸台实现底面定位；镜框组件周向四个侧面开有多个阶梯孔，呈三角形阵列分布，其中大孔为螺纹孔，小孔为通孔，导向垫块与挠性元件依次装入通孔后，将平端细牙螺钉拧入侧壁螺纹孔，实现反射镜元件周向的预紧；镜体压板安装在镜框组件上，通过胶头螺钉实现对反射镜元件的正面紧固。通过将精密测量与数值分析相结合，实现高功率固体激光装置中的大口径反射镜元件的精密、高效装配。

技术领域

本发明涉及高功率固体激光装置中的大口径光学元件精密制造及装配领域，特别涉及一种大口径激光传输反射镜的精密夹持装置与预紧方法。

背景技术

高功率固体激光装置包含成千上万块大口径光学元件，其中的上千块激光传输反射镜往往同时具有位置调整、对准方向、光程匹配等关键功能，因此，其面形精度将会直接影响光束质量(波前误差)和靶心的能量密度。在精密光学元件的装校过程中都存在一个共性的难题，就是需要在保证牢固夹持光学元件的同时尽量减小夹持力导致的面形畸变。具体地说，要保证每一个光学元件被稳定、精确地安装在工作位置，又要避免因为夹持力而产生的变形、双折射、甚至是破裂的发生。目前我国的高功率固体激光装置中采用周向夹持，其夹持装置及预紧方法存在夹持工艺难以控制，即各个加载点预紧力无法精确控制，直接导致了光学元件应力分布不均、面形精度难以控制，并且调控操作复杂、装配费时、效率低等问题。

发明内容

从满足大口径光学元件精密高效装配技术的迫切需求出发，针对现有大口径反射镜元件夹持装置及装配工艺的不足，本发明提供一种大口径激光传输反射镜的精密夹持装置与预紧方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大口径激光传输反射镜的精密夹持装置，包括：

镜框组件2，为矩形框体，用于安装和夹持反射镜元件1；

镜体压板3，为回形结构，设置在镜框组件2的框体上方，实现反射镜元件1的正面紧固；

挠性元件5，为矩形螺旋压缩弹簧，安装在镜框组件2侧面的与反射镜元件1侧面对应的周向阶梯孔内，一端通过导向垫块4与反射镜元件1接触，另一端与平端细牙螺钉6接触，实现反射镜元件1的周向预紧。

所述镜框组件2在其四个侧面共开有48个阶梯孔，每个侧面上的阶梯孔呈三角形阵列分布。阶梯孔的大孔为螺纹孔，小孔为通孔，导向垫块4与挠性元件5依次装入通孔后，将平端细牙螺钉6拧入螺纹孔，实现反射镜元件1周向的预紧。

所述镜框组件2的正端面上共开有28个螺纹孔，用于安装镜体压板3以固定反射镜元件1。所述镜体压板3共开有28个通孔和24个螺纹孔，螺钉穿过通孔将镜体压板3固定在镜框组件2上，胶头螺钉7拧入螺纹孔实现对反射镜元件1的正面紧固。

本发明还提供了一种基于所述大口径激光传输反射镜的精密夹持装置的大口径激光传输反射镜预紧方法，将精密测量与数值仿真分析相结合，通过对反射镜元件1周向预紧力的精确加载与调控，实现对大口径反射镜元件面形的控制与优化，达到ISO14644-1规定的5级空气洁净标准的光学精密装配环境中，执行如下步骤：

步骤1：基于弹性力学相关理论建立激光传输反射镜的力学模型，计算出保持结构稳定的初始预紧力参数；

步骤2：将反射镜元件1水平放置在大口径激光干涉仪上，获取裸镜表面制造面形数据，并判断是否满足工艺要求；若满足，则继续执行如下装配预紧操作；若不满足，须更换元件再次执行此操作步骤；

步骤3：采用大口径真空吸盘吸附反射镜元件1正面边缘区域，精确装入镜框组件2方框内；