反射镜的制作方法

本实用新型涉及光学领域，具体涉及一种反射镜。

背景技术：

当今社会，随着空间科学、天文研究、宇宙探测、地球信息及环境信息等领域的飞速发展，高分辨率的成像质量要求光学系统具有越来越大的口径。

为保证反射镜具有合适的径厚比(否则可能会引起元件容易发生变形)，应在增加反射镜口径的同时，增大反射镜的厚度，然而这样就会造成反射镜重量的大大增加而无法承受自身重量，并且也会增加航空探测的成本和难度，迫切需要降低反射类元件的重量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种反射镜，在保证反射镜径厚比的条件下大大降低了反射镜的重量，从而减少了反射镜因自身重力而造成的形变。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

本实用新型实施例提供了一种反射镜，包括：

第一玻璃板；

轻量化夹层，其熔接在所述的第一玻璃板上，所述的轻量化夹层为带有预设形状减重孔的玻璃板，所述的减重孔用于减少反射镜自重，所述的预设形状为三角形、四边形、五边形、六边形、扇形或圆形；

第二玻璃板，其熔接在所述的轻量化夹层上；

所述的第一玻璃板和第二玻璃板中有一个为具有反射面的玻璃板；所述的反射镜的径厚比为小于10:1。

进一步的，所述的第一玻璃板、轻量化夹层和第二玻璃板材质为膨胀系数为5×10^-7/℃或膨胀系数≤1×10^-7/℃的石英玻璃。

进一步的，所述的反射镜的口径为200-1500mm，所述第一玻璃板和第二玻璃板厚度都为2mm-30mm，支撑架厚度为所述的具有反射面的玻璃板厚度的2-10倍。

进一步的，所述的第一玻璃板的熔接面与轻量化夹层的熔接面的表面贴合度为1μm-1mm；所述的第二玻璃板的熔接面与轻量化夹层的熔接面的表面贴合度为1μm-1mm。

进一步的，所述的带有反射面的玻璃板的反射面的形状为平面、球面或非球面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用轻量化夹层结构，在保证径厚比可以满足反射镜的要求的条件下，大大降低了反射镜的重量，从而有效降低了由于反射镜自身重量造成的形变，延长了反射镜的寿命，支撑架围成的槽相互连通且与外界连通，其可以保证在外界环境变化时，不会因为槽里的气体和反射镜的膨胀不一致，而造成反射镜变形的现象。

本实用新型采用具有高强度、低密度、热稳定性好的普通石英玻璃或低膨胀石英玻璃作为基材制备轻量化反射镜具有可加工性能好、热变形小、自重变形小、耐辐照等优势。

本实用新型中采用了两层玻璃板中间夹有轻量化夹层的结构，双层玻璃板配合轻量化夹层来实现反射镜的稳定，延长使用寿命；熔接法固定具有强度高、应力小、结合牢固、轻量化率高等优势。

减重孔相互连通且与外界连通，其作用是在外界环境变化时，不会因为孔洞里的气体和反射镜的膨胀不一致，而造成反射镜变形的现象。

附图说明

图1是本实用新型反射镜实施例中反射镜的结构示意图；

图2是本实用新型反射镜实施例中减重孔为三角形的结构示意图；

图3是本实用新型反射镜实施例中减重孔为正方形的结构示意图；

图4是本实用新型反射镜实施例中减重孔为六边形的结构示意图；

图5是本实用新型反射镜实施例中减重孔为圆形的结构示意图；

图6是本实用新型反射镜实施例中减重孔为扇形的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更加清楚的了解本实用新型的技术方案，下面结合较佳实施例对本实用新型的方案做进一步阐述，应当理解，较佳实施例只是为了方便对本实用新型方案的理解，而不作为本实用新型方案的限定。

如图1，本实用新型实施例提供的一种反射镜结构示意图，如图1所示，本实施例中反射镜包第一玻璃板1，第二玻璃板2和轻量化夹层3，第一玻璃板1与轻量化夹层3熔接，第二玻璃板2与轻量化夹层3熔接；其中，轻量化夹层为带有减重孔的玻璃板。

本实施例中第一玻璃板1、第二玻璃板2和轻量化夹层3的材质可以为石英玻璃、低膨胀石英玻璃、K9玻璃、微晶玻璃；本实用新型实施例对第一玻璃板1、第二玻璃板2和轻量化夹层3的材质不做限定，优选为膨胀系数为5×10^-7/℃或膨胀系数≤1×10^-7/℃的石英玻璃；

这里要说明的是：膨胀系数为5×10^-7/℃或膨胀系数≤1×10^-7/℃的石英玻璃具有高强度、低密度、热稳定性好的优点，可以大大增强反射镜的稳定性，有效防止其变形，延长反射镜的使用寿命。

这里要说明的是：采用熔接技术将第一玻璃板1、第二玻璃板2和轻量化夹层3进行熔接，可以使反射镜具有强度高、应力小、结合牢固的优点。本实用新型实施例对减重孔的形状不做具体限定，图2-6分别为减重孔为三角形、正方形、六边形、圆形和扇形的结构示意图，结合图2-6可以知道，轻量化结构层3上的减重孔表面可以为三角形、正方形、五边形、六边形、扇形和圆形等等，这里要说明的是：在保证反射镜的结构稳定的前提下尽量增加减重孔所占的空间，可以有效减少反射镜的重量，更好的实现轻量化的效果，防止自重造成的反射镜变形，延长反射镜的使用寿命。

在具体实施时，本实用新型的第一玻璃板和第二玻璃板厚度可以设置为2mm-30mm，二者均可以作为反射面，支撑架厚度为作为反射面的玻璃板厚度的2-10倍。

这里要说明的是：反射板过薄则会造成反射镜变形，而反射板过厚则会造成反射镜的重量过大从而会使反射镜减重效果差。

在具体实施时，所述的带有反射面的玻璃板的反射面的形状可以为平面、球面或非球面。

这里要说明的是：

平面反射镜用于改变平行光的传播角度，球面反射镜用于光的聚焦或发散；非球面反射镜用于使光线满足特殊的光学效果。

在具体实施时，为了保证第一玻璃板1、第二玻璃板2和轻量化夹层3的熔接牢固，所述的第一玻璃板1和轻量化夹层3，第二玻璃板2和轻量化夹层3的熔接面的表面贴合度为1μm-1mm；贴合度小于1μm，难以加工成形；贴合度大于1mm，则熔封效果差，熔封后的牢固度降低。

减重孔相互连通且与外界连通，其作用是在外界环境变化时，不会因为孔洞里的气体和反射镜的膨胀不一致，而造成反射镜变形的现象。

本实用新型实施例提供的反射镜是通过如下方法制备的：

第一步：选料

为了获得理想的轻量化石英玻璃，挑选2段无肉眼可见的气泡和包裹物的普通石英玻璃或低膨胀石英玻璃坯料(膨胀系数为5×10^-7/℃-或膨胀系数≤1×10^-7/℃)，坯料直径略大于成品反射镜的口径(200-1500mm)。轻量化夹层(包括第一玻璃板和支撑架)的厚度约为第二玻璃板厚度的2～10倍，第二玻璃板优选无缺陷的优质材料。

第二步：加工

将准备好的石英玻璃料进行精密冷加工处理：首先将轻量化夹层进行数控铣磨出图2所示形状的一种，该形状为整体形状，然后将第二玻璃板磨削平整，两部分的表面要保证一定的粗糙度，不能太光滑。再将冷加工后的坯料进行酸洗处理，钝化表面及亚表面裂纹。

第三步：熔接

在第二玻璃板表面上均匀涂覆一层熔封物，然后将第二玻璃板和轻量化夹层的开口端叠放到一块，将整体放到高温炉中进行烧结，最高温度高于熔封物的熔化温度低于石英玻璃的软化温度。达到最高温度后开始降温，封接温度到退火温度的降温速度大于100℃每小时，退火温度保温30～100分钟。退火温度为900-1300℃之间的某一温度，退火温度到室温的降温速度为10～80℃每小时。以达到最佳熔封效果并实现石英玻璃的应力最小化。

第四步：整形和抛光

将冷却后的反射镜坯体进行整形处理，达到成品要求的外形精度，并且对表面进行磨砂、抛光处理达到反射镜的面形要求。

具体制备方法为：

备料：选取膨胀系数为5×10^-9/℃的石英玻璃作为坯料，口径为1200mm；

制备第一玻璃板和第二玻璃板：将所述的坯料经冷加工得到平面型第二玻璃板，具体为将石英玻璃板通过铣磨手段用金刚石砂轮层状切削后制得，进刀量为2mm,第一玻璃板厚度为18mm，第一玻璃板为非球面型；第二玻璃板厚度为20mm，形状为平面型；

制备轻量化夹层：将所述的坯料经数控加工的方式得到带有减重孔的轻量化夹层，具体为采用金刚石刀具按照设定好的形状进行切削或铣磨加工，进刀量为0.1mm。减重孔形状为五边形，并通过在减重孔壁打孔的方式使各减重孔相互连通；轻量化夹层厚度为60mm；

通过控制铣刀的角度来调节第一玻璃板、轻量化夹层和第二玻璃板的贴合度，贴合度为10μm。

制备反射镜毛坯：将第一玻璃板、轻量化夹层和第二玻璃板顺序叠放后进熔接；熔接步骤为：在1600℃条件下将所述的第一玻璃板、第二玻璃板和轻量化夹层进行烧结，烧结牢固后进行降温，在降至退火温度前降温速度大于100℃/小时，所述的退火温度为1100℃，退火温度下保温30min，然后降温至室温，从所述的退火温度到室温的降温速度为50℃/小时。将所述的反射镜毛坯进行整形、磨砂和抛光处理后得到所述的反射镜。具体的为将反射镜毛坯进行圆度加工，圆度控制在0.01mm以内，粗糙度控制在320#砂以内，然后用单轴机进行上下表面磨砂处理，经过砂号为W40、W20和W14金刚砂的磨削后，再用数控小磨头进行抛光处理，表面面形加工到0.1λ。

本实用新型中未尽之处，本领域技术人员可以根据现有的经验和技术进行选择即可完成，在此不再过多赘述，但均应落入本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。