大口径KDP晶体自适应夹持装置的制作方法

本发明属于光学元件夹持技术领域，具体涉及一种大口径KDP晶体自适应夹持装置。

背景技术：

有别于一般以SiO₂(二氧化硅)为主要成分的光学元件，KDP晶体的主要成分是KH₂PO₄(磷酸二氢钾)，其表现出的主要物理特性为：1)环境温度骤冷或骤热小于等于2℃时，易发生碎裂；2)硬度约为以SiO₂为主要成分的熔石英玻璃的1/8；3)材质非常脆，当边角触碰到金属等坚硬材料时，很小的冲击力都会使晶体材料崩边或崩角，对应力变化尤其敏感。以上特性使该类光学元件的夹持技术一直是困扰技术人员的一大难题。

现有的大口径KDP晶体的夹持方式是先将KDP晶体平放在框体内，与框体基准面贴合，晶体元件另一面用一组压片压住。由于机械加工元件框体和晶体元件时，加工误差难以避免，无法保证元件和框体的面接触，而实际上变为元件与框体上某三点的点接触，当压片与元件的接触点和元件与框体的接触点不同轴时，压片会给元件引入一个外力矩，造成晶体的额外形变甚至使晶体与框体原先的接触点脱离接触。再者，从诸多压片中选择引起的附加面形在允许范围内的3个进行三点压紧也十分困难。

综上所述，现有的大口径KDP晶体夹持方式主要存在以下缺点：

1)框体结构对元件的保护较差，放入光学元件组件时，容易造成元件崩边或表面损伤情况的发生；

2)基准面的平面度要求极高，相应产生的加工成本费用高；

3)找到合适的三个夹持点耗时较长，导致工作效率低下。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种对光学元件保护性好，能够提高晶体夹持工作效率，成本较低的大口径KDP晶体自适应夹持装置。

其技术方案如下：

一种大口径KDP晶体自适应夹持装置，包括正对设置的底框和压框，所述底框和压框均为矩形框体结构，该底框和压框之间形成容纳所述大口径KDP晶体的容置空间，所述底框的三个相邻棱边上各设有一个夹持铜头，三个所述夹持铜头呈等腰分布，该夹持铜头包括位于所述容置空间内的夹持圆台和支撑该夹持圆台的支撑杆，所述支撑杆上套设有压簧并嵌入底框上对应的安装孔中；

所述压框上在对应各夹持铜头位置设有压紧铜头，所述压紧铜头包括压紧圆台和支撑该压紧圆台的调整螺杆，所述压紧圆台与夹持圆台正对，调整螺杆与压紧圆台之间通过连接块连接，该连接块通过轴承与压紧圆台可转动地连接，所述连接块与调整螺杆之间为万向铰接结构。

以上结构，采用点对点的夹持方式，不会产生类似现有夹持方式的外力矩，从而避免了因此产生的额外面形变化。夹持铜头中的压簧以及压紧铜头的万向铰接设计，使该夹持铜头和压紧铜头具有一定的自找平功能，能够在铜头与晶体接触时，尽可能的增大接触面积，减小接触区域的压强，避免对晶体造成损坏。同时由于压簧的存在，可以对晶体在框内的空间位置进行一定程度的调整。压紧铜头上轴承装置的作用是当调整螺杆上紧时，避免压紧圆台和晶体元件表面贴合处发生旋转，改为由轴承处旋转，以此避免晶体元件表面损伤，进而避免元件面形出现较大畸变。

为确保晶体元件在竖直状态时的可靠支撑，底框远离三个夹持铜头一侧的棱边上对称设有两个顶紧螺钉，该顶紧螺钉一端伸入所述容置空间内，并设有聚四氟乙烯保护头，另一端穿出所述底框棱边外壁。在顶紧螺钉与晶体元件接触的端部设置聚四氟乙烯保护材料，能够避免元件在竖直放置时的刚性接触导致元件底边产生崩边等损伤。

作为优选，所述万向铰接结构包括调整螺杆端部的球头和设置在连接块上的球面凹槽，所述球头嵌入该球面凹槽中。该结构能够确保当调整螺杆拧紧后，压紧圆台能够自主找平，使其与晶体表面充分贴合，弥补了调整螺杆与压框上相应螺孔相互啮合时出现的径向误差。

作为优选，所述轴承为角接触球轴承，使其能够承受一定程度的轴向应力。

为保证压框与底框间的可靠连接，所述压框通过沿其周向对称设置的连接螺钉与底框固定。

作为优选，所述夹持圆台和压紧圆台均为红铜材料，由于红铜材料具有较大的摩擦系数，能够在相同正压力下，使圆台与晶体元件表面间产生更大的静摩擦力，确保圆台对晶体元件的可靠夹持。

有益效果：

采用以上技术方案的大口径KDP晶体自适应夹持装置，能够可靠保护KDP晶体元件，避免对晶体元件造成损伤，夹持铜头和压紧铜头均采用了一定的自找平设计，元件夹持时，不需要过于复杂的调试过程，大大提高了工作效率，对底框及压框的加工精度要求相对较低，有助于降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中夹持铜头与底框安装的结构示意图；

图3为本发明中压紧铜头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的一种大口径KDP晶体自适应夹持装置，包括正对设置的底框1和压框2，所述底框1和压框2均为四方体矩形框体结构，在底框1和压框2之间形成有容纳所述大口径KDP晶体的容置空间，压框2和底框1通过设置在四个棱角位置的连接螺钉6连接。

底框1的其中三个棱边上各设有一个夹持铜头3，压框2在对应夹持铜头3位置相应设有压紧铜头4，该压紧铜头4与夹持铜头3正对，以夹紧大口径KDP晶体。在底框1未安装夹持铜头3的棱边上，沿长度方向对称设有两个顶紧螺钉5，该顶紧螺钉5由底框1棱边外侧伸入容置空间中，在该顶紧螺钉5伸入容置空间的头部设有聚四氟乙烯保护头，拧动顶紧螺钉5能够改变其伸入容置空间的长度。

由图2可以看出，夹持铜头3包括一体设置的夹持圆台31和支撑杆32，其中，夹持圆台31位于所述容置空间内，支撑杆32沿夹持圆台31底面向底框1延伸并伸入该底框1上对应的安装孔11中，支撑杆32与安装孔11为间隙配合，在该支撑杆32上套设有压簧33，安装孔11为上下贯通的通孔，在其远离夹持圆台31的一端固定有压簧座34，压簧33一端与该压簧座34抵接，另一端抵在夹持圆台31底面上。

图3示出了压紧铜头的具体结构，其包括压紧圆台41和调整螺杆42，在该压紧圆台41与调整螺杆42之间设有连接块43，调整螺杆42一端设有球头42a，连接块43上设有与该球头42a相适配的球面凹槽43a，球头42a可转动地嵌入球面凹槽43a中。

连接块43背离调整螺杆42的一端设有凸台43b，压紧圆台41面向连接块43的一侧向内凹陷，凸台43b伸入该凹陷中，并通过轴承44配合，轴承44优选为角接触球轴承。调整螺杆42上加工有外螺纹，其远离压紧圆台41的端部穿出压框2，压框2上配置有相应的螺纹孔(图中未示出)，转动调整螺杆42能够改变调整螺杆42伸入容置空间的长度。

夹持圆台31和压紧圆台41均选用摩擦系数较大的红铜材料。

夹持大口径KDP晶体元件时，先将底框1平放在装配平台上，再将大口径KDP晶体元件平放在压框1上，贴合底框1上的三个夹持铜头3的夹持圆台31，调整元件四边和框体内侧位置关系，使元件位于压框1中央位置；

将压框2平放到底框1上，彼此铜头一一对应，拧紧框体四周的连接螺钉6；

旋转底边带有聚四氟乙烯保护套的两个顶紧螺钉5，以刚接触晶体元件底边表面为宜；

旋转压框2上的调整螺杆42，确保每个调整螺杆42的转动角度一致，以使晶体元件正反表面三点承受相同大小的力，将夹持了晶体元件的框体缓慢垂直，并使带有顶紧螺钉5的一侧位于下方，移出装配平台，完成元件夹持装配过程。