多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的制作方法

本申请涉及激光器及自适应光学器件技术领域，具体涉及一种多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜。

背景技术：

固体激光器的输出功率受到热效应、非线性效应、光学元件表面质量等多种因素的影响。将多台激光器的输出光束进行合成可以获得高功率激光输出。光束合成方法主要可以分为三类：相干合成、谱合成和非相干合成。而非相干空间合成是非相干合成的主要方法之一，非相干空间合成就是通过一系列光束整形和变换，将多台激光器发射的激光组合在一起输出。这种合成技术能提高激光输出总功率，但会影响输出的光束质量。应用中，通常会采用自适应光学系统对输出的光束进行修复以改善光束质量。

自适应光学系统的变形镜是非常重要的光学校正器件，其装配方式直接影响到变形镜的变形能力。一般的，用于多光束非相干空间合成的变形镜装配方式主要有镜体边缘紧支撑和局部点支撑。局部点支撑的变形镜结构松散、装配难度大，占用空间较大，且夹持力不可控导致镜体稳定性不高。镜体边缘紧支撑的变形镜有较大的刚度，但由于支撑紧，存在镜体形变受限以及夹持力大导致的镜体易变形等问题。

技术实现要素：

为了解决现有多光束非相干空间合成的变形镜在装配过程中夹持力不可控的问题，从而导致的变形镜形变不稳定，光束合成质量差的问题，本申请提供了一种多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜，通过设计夹持力可调的蜂窝镜体的夹具，从而解决该问题。

本申请提供的具体方案如下：

一种多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜，包括支撑架、半圈夹具、蜂窝镜体、压电驱动器和接电组件，所述半圈夹具紧固在所述支撑架上，所述半圈夹具由紧固半环和调节半环闭合构成前端圈口和后端圈口，所述蜂窝镜体由所述半圈夹具夹紧固定在所述前端圈口内，所述接电组件置于所述半圈夹具的后端圈口内，所述半圈夹具的两个连接端，至少一端为调节端，用于调节对所述蜂窝镜体的夹持力；

所述蜂窝镜体形状与所述前端圈口贴合，所述蜂窝镜体背面开有多个蜂窝槽，所述蜂窝槽中部设置有凸台，用于粘接压电驱动器；

所述压电驱动器包括压电陶瓷板、驱动电极和接地电极，所述接地电极和所述驱动电极分别通过丝网印刷技术镀于所述压电陶瓷板两侧，且分别与所述接电组件电连接。

优选地，所述半圈夹具的另一连接端为铰链连接。

更进一步地，系统还包括连接组件，所述连接组件由调节螺钉以及套装在所述调节螺钉外的调节弹簧组成，所述半圈夹具调节端开有闭合通孔，所述闭合通孔一端为沉头孔，另一端为螺纹孔，所述调节螺钉的旋转端置于所述沉头孔内，另一端与所述螺纹孔螺纹扣接。

具体地，所述支撑架包括底板、固定螺钉、弧形卡套和紧固螺栓，所述紧固螺栓位于所述弧形卡套顶部，所述弧形卡套通过所述固定螺钉固装在所述底板上，所述半圈夹具的紧固半环通过所述紧固螺栓紧固在所述弧形卡套内。

具体地，所述弧形卡套由弹性材料制成，所述弧形卡套的开口设置在 90度～180度之间。

具体地，所述压电驱动器经接地电极粘接于所述凸台。

具体地，所述驱动电极包含1个中心区域电极和多个扇形区域电极，所述扇形区域电极均匀间隔分布在所述中心区域电极周围。

具体地，所述接电组件包括电路板和插座，所述插座为直针牛角插座，其固定于所述电路板上。

具体地，所述半圈夹具的紧固半环背面开有至少两个背板螺孔，所述电路板在相应位置上开有U形槽，所述电路板由背板螺钉固定在紧固半环背面。

本申请提供的技术方案相对现有技术其产生的有益效果如下：

1、本申请的多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜通过半圈夹具连接组件对蜂窝镜体的夹持力进行调节，使蜂窝镜体的形变约束力可控，能提高镜体形变稳定性，从而提高了非相干光束合成激光系统的改善光束质量的能力；

2、本申请的多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜中的连接组件包括调节螺钉和弹簧，半圈夹具的半环组件通过调节螺钉连接在一起，套于调节螺钉的弹簧使半环组件之间带有一定的背离弹性力，当调节螺钉拧紧时，背离弹性力增大，当调节螺钉拧松时，背离弹性力减少，有效防止蜂窝镜体受力过大造成的镜面变形；

3、本申请的多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的接电组件固定于半圈夹具的紧固半环上，使系统易于安装、便于调整，装配方法步骤简单，能提高装配效率。

4、本申请的多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的蜂窝镜体、压电驱动器和接电组件均设计在夹具内部，使系统结构紧凑、稳定性好。

附图说明

图1多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的立体结构示意图

图2多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的剖视结构示意图

图3多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的半圈夹具闭合状态的立体结构示意图

图4多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的半圈夹具闭合状态的剖视结构示意图

图5图4中A处的放大示意图

图6多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的蜂窝镜体背面的结构示意图

图7多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜背面立体结构示意图

图8多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜压电驱动器的结构示意图。

图中各标号表示：

1、压电驱动器；11、压电陶瓷板；12、驱动电极；13、接地电极；121、中心区域电极；122、扇形区域电极；2、蜂窝镜体；21、蜂窝槽；22、凸台； 3、半圈夹具；31、调节半环；32、紧固半环；33、铰链结构；311、沉头孔； 321、螺纹孔；322、背板螺孔；323、背板螺钉；4、接电组件；41、电路板； 42、插座；5、支撑架；51、底板；52、底板螺钉；53、弧形卡套；54、紧固螺栓；6、连接组件；61、调节螺钉；62、弹簧；

具体实施方式

下面结合实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

如图1至图8所示，一种多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜，包括支撑架5、半圈夹具3、蜂窝镜体2、压电驱动器1和接电组件4，半圈夹具3紧固在支撑架5上，半圈夹具3由紧固半环32和调节半环31闭合组成，构成前端圈口和后端圈口，蜂窝镜体2由半圈夹具3夹紧固定在前端圈口内，接电组件4螺钉固定在半圈家具3的后端圈口内。本实施例中，蜂窝镜体2形状与前端圈口贴合，蜂窝镜体2的反射面朝外设置，背面开有多个蜂窝槽21，每个蜂窝槽21中设置一个凸台22，每一个凸台22粘接一个压电驱动器1，所述压电驱动器1包括压电陶瓷板11、驱动电极12和接地电极13，所述接地电极13和所述驱动电极12分别贴合于所述压电陶瓷板11两侧，且分别与所述接电组件电4连接。蜂窝镜体2和接电组件4均设置在半圈夹具3的圈口内，使装置结构非常紧凑，且便于安装和调节。

本实施例中，半圈夹具3的一端为调节端，由连接组件6连接，可用于调节对所述蜂窝镜体2的夹持力，另一端为铰链连接端。安装时，打开半圈夹具3，将蜂窝镜体2嵌入半圈夹具3的前端圈口内，通过调节连接组件6 调整半圈夹具3对蜂窝镜体2的夹持力，然后将接电组件4通过背板螺钉323 固定在半圈夹具3的后端圈口内；使用时，通过接电组件4连接外部电源，为压电驱动器1提供驱动用电，使压电驱动器1产生相应的变形，压电驱动器1 带动蜂窝镜体2产生不同类型的面形，通过调整半圈夹具3对蜂窝镜体2的夹持力，能够有效改善蜂窝镜体2的装夹应力，以满足低应力装配的要求；采用这种方式使蜂窝镜体2变形更加稳定。该多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的结构紧凑、制作安装方便、变形稳定、装夹力可调，满足光束变形镜弱约束的要求。

本实施例中，连接组件6包括调节螺钉61以及套装在调节螺钉61上的弹簧62，所述半圈夹具3调节端开有闭合通孔，所述闭合通孔一端为沉头孔 311，另一端为螺纹孔321，所述连接组件6置于闭合通孔内。所述调节螺钉61的旋转端置于所述沉头孔311内，另一端与所述螺纹孔321螺纹连接。该结构中，半圈夹具3的两个半环结构之间具有一定的背离弹性力，当调节螺钉61拧紧时，弹簧62受到挤压增强，背离弹性力增大，有效防止蜂窝镜体2受力过大。

本实施例中，支撑架5包括底板51、弧形卡套53、固定螺钉52和紧固螺栓 54，弧形卡套53通过固定螺钉52固装在底板51上，半圈夹具3由紧固螺栓54卡固在弧形卡套53内。由于半圈夹具3由调节半环31和紧固半环32构成，紧固螺栓54卡固的是紧固半环32，调节半环31处于活动可调状态，弧形卡套53的开口设置使得在半圈夹具3固定的情况下，其对蜂窝镜体2的夹持力仍然可调，这样的结构使安装调节非常方便，使蜂窝镜体2的形变稳定。

本实施例中，蜂窝镜体2的背面开设有均匀分布的7个蜂窝槽21，每个蜂窝槽21的中部设置有凸台22，用于粘接压电驱动器1。该结构中，蜂窝镜体2的中部设置一个蜂窝槽，其余6个蜂窝槽均匀环绕四周。该结构根据具体应用环境进行设置，用于对蜂窝镜体进行面形进行全面调节。

本实施例中，压电驱动器1包括压电陶瓷板11，压电陶瓷板11的一侧设有驱动电极12，其另一侧设有接地电极13，压电驱动器1经过接地电极13一侧粘接于凸台22，接地电极13和驱动电极12分别与接电组件4电连接。该结构中，驱动电极12通过丝网印刷在所述压电陶瓷板11朝向接电组件4的一面，所述接地电极13同样通过丝网印刷在所述压电陶瓷板11朝向所述蜂窝镜体2的一面，所述接地电极13的引线位置需靠近其边缘位置，以避免与蜂窝镜体2的凸台22 影响，使变形镜结构紧凑，实现小型化。

本实施例中，驱动电极12由位于压电陶瓷板11中部的中心区域电极121和环绕中心区域电极121均匀间隔分布的八个扇形区域电极122组成，中心区域电极121和各扇形区域电极122分别与接电组件4电连接。该结构中，每个驱动器的驱动电极12由九块区域电极组成，其中，一块位于中部，称为中心区域电极 121，另外八块环绕中心区域电极121均匀间隔分布，其形状是扇形的，称为扇形区域电极122。驱动电极12中各区域电极的不同组合可使蜂窝镜体2的镜面产生不同形状的曲面。

本实施例中，接电组件4包括电路板41和插座42，插座42为直针牛角插座，插座42焊接固定在在电路板41上，电路板41通过螺钉固定在半圈夹具3的紧固半环32上。该结构中，电路板41开有U形槽，可良好地调整固定位置。

一种上述的多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜的装配方法，包括以下步骤：

S1：将压电驱动器1与接电组件4建立电连接；

S2：将压电驱动器1粘接于蜂窝镜体2背面的蜂窝槽21内；

S3：将蜂窝镜体2紧固在半圈夹具3的前端圈口内；

S4：将接电组件4螺钉固定在半圈夹具3的后端圈口内；

S5：将半圈夹具3紧固于支撑架5的弧形卡套53内；

S6：调节半圈夹具3对蜂窝镜体2的夹持力，将接电组件4连通电源。

该方法的步骤简单，安装快捷，使用方便，调节可控，有效改善多光束非相干空间合成用压电驱动变形镜合成的光束质量。

其他形式非相干光束空间排布方式(如三角形、四边形等)所对应的双压电变形镜镜体结构也属于本实用新型的保护范围。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认为本实用新型的具体实施仅局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。