专利名称：空间滤波器透镜调整架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高功率激光装置，特别是一种空间滤波器透镜调整架。主要用于空间滤波器装置中透镜的一维平移和两维角度转动的调节。
背景技术：
空间滤波器是高功率激光装置中重要的组成部件之一，其中透镜元件的调节对于激光光束的输出质量影响很大。空间滤波器的两个透镜和位于象面的滤波小孔需要严格地共轴和共焦，若空间滤波器失调，两块透镜将会给光束带来象差，因此在空间滤波器中透镜通常需要进行多维调节。通常是一维平移(沿光轴Z)和两维角度调节，对于比较大型的系统，往往还需要三维平移(沿光轴和垂直于光轴的X、Y轴)和两维角度调节。传统的实现一维平移和两维角度转动调节的透镜调整结构是直接利用三拉三顶结构，请参见图1，即在前面一个法兰116上均布(间隔60°)安装三个带球头的丝杆和三个不带球头的丝杆，两种丝杆间隔安装，在后法兰118上对应有球头的孔位开三个孔，分别嵌入一个V型块、一个槽型块和一个平垫块，用于控制球头的转动，无球头的丝杆直接用螺纹连接在后法兰118上，穿过前法兰116上的通孔用球面垫圈和螺母控制其角度位置。前法兰116与后法兰118之间用波纹管117连接。角度调节机构后面利用动密封结构实现一维平移。这种结构的角度调节较为简单方便，但是其平移调整由于动密封使用的氟橡胶密封圈摩擦系数较大，在管道抽真空时由于大气压力的影响被紧紧压在管道上而出现卡死、难于调节等问题，调节过程十分费力。同时由于此结构的Z向调节机构在透镜角度调节机构的后面，当旋转调节Z向调节机构时，已经调好的角度会因旋转而发生偏移，需重新进行角度调节，因此这种角度调节和平移调节联动的机构在实际应用中十分不便。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种空间滤波器透镜调整架，该调整架可以实现一维平移(沿光轴Z)和两维角度(绕垂直于光轴的X轴和Y轴)转动的透镜调节机构。要求该调整架的使用调节方便，制造简单，生产成本较低，而且外形美观，适用于高功率激光装置中空间滤波器的透镜调节。
本实用新型的技术解决方案的基本思想是利用一个调节套筒单独实现光轴方向的调整，设计在真空系统之外，与角度调节机构分离，实现了平移调节与角度调节的非联动，不影响透镜的调焦。改进了三拉三顶机构，将其中一个槽型块设计成了球关节的结构且安装于法兰上的开孔之中，以改善三拉三顶机构因为长时间的重力影响而出现的微小移动现象。
本实用新型的技术解决具体方案如下一种空间滤波器透镜调整架，包括一维平移调节机构、角度调节装置、透镜镜框组件和波纹管调节组件，所述的波纹管调节组件由波纹管前法兰和波纹管后法兰分别与波纹管焊接而成，其特征在于所述的一维平移调节机构，包括一Z向调节套，该Z向调节套和Z向调节法兰之间用梯形螺纹连接，一螺纹压圈将角度调节板压装在所述的Z向调节套的一端的内部，该角度调节板外侧开有V型槽，一球头螺钉从所述的Z向调节套外深入所述的V型槽中，所述的Z向调节法兰与波纹管后法兰连接；所述的二维角度调节机构，包括角度调节板、拉杆、顶杆、调节杆、V型块、平垫块、六角薄螺母、球面垫圈、压片、球关节压圈和球头，所述的调节杆一端固定所述的球头并安装在所述的波纹管前法兰上的阶梯孔中，球头两端用铜质压片压紧，再用球关节压圈固定在波纹管前法兰上，所述的拉杆穿过角度调节板上的通孔与波纹管前法兰上的螺纹相连，再利用六角薄螺母和球面垫圈固定，2根顶杆通过螺纹与角度调节板连接，所述的顶杆的另一端为球头形状，分别顶在所述的波纹管前法兰上对应位置开设的2个孔中嵌入的V型块和平垫块上。
所述的透镜镜框组件的构成是镜框利用螺钉与波纹管前法兰相连接，透镜安装于镜框内，该透镜两侧有橡皮垫和O型密封圈，用于压紧透镜和密封。
所述的V型块的V型槽的开槽方向指向波纹管前法兰的中心。
本实用新型的优点从以上说明和分析可知，本空间滤波器透镜调整架不同于以往空间滤波器透镜调节机构，采用了Z向调节套和Z向调节法兰以螺纹连接的方式实现Z轴的一维平移调整。Z向调节套一端制作滚花，方便调节，只用手动即可轻松调节。整个透镜及其调节机构等真空系统均包含在Z向调节套内部，避免了平移调节中动密封难于调节等问题，又达到了外形美观，结构精简的目的。
二维角度调节机构中的三根顶杆中最下方一根的端部用球头加压片的结构代替，使此顶杆可以实现各方向的大角度(约45°)旋转，而且提高了调节机构的稳定性，有效改善了因为长时间的重力影响而出现的微小移动现象。因此本空间滤波器透镜调整架在高功率激光装置中的空间滤波器上具有实际应用意义，有很高的推广价值和使用价值。
图1为现有的空间滤波器透镜调节机构的纵向剖面示意图图2为本实用新型空间滤波器透镜调整架的纵向剖面示意图图3为本实用新型的一维平移调节机构图4为本实用新型的二维角度调节机构图5为调节杆及球头调节机构部分示意图图6为Z向调节套的结构示意图图7为角度调节板的固定示意图图8为V型块和平垫块的安装示意图具体实施方式
先请参阅图2，图2为本实用新型空间滤波器透镜调整架的纵向剖面示意图，本实用新型空间滤波器透镜调整架，包括一维平移调节机构、角度调节装置、透镜镜框组件和波纹管调节组件，所述的波纹管调节组件由波纹管前法兰116和波纹管后法兰118分别与波纹管117焊接而成，所述的一维平移调节机构包括Z向调节套101和Z向调节法兰120，Z向调节套101和Z向调节法兰120之间利用梯型螺纹配合，旋转Z向调节套101可使其前后移动从而实现Z向平移调节功能。梯型螺纹工艺性好，牙根强度高，螺纹副对中性好，可以调整间隙，并能传递双向动力，因此在Z向平移调节过程中可以承受一定的拉伸或压缩应力。Z向调节套101一端外侧制作成滚花1011，有利于手动旋转调节，而且外形较为美观。角度调节装置包括螺纹压圈102、角度调节板104、拉杆113、顶杆111、V型块301、平垫块302、六角薄螺母114、球面垫圈115、压片203、球关节压圈201和球头202。球头螺钉103与Z向调节套101之间利用螺纹相连接。角度调节板104外侧开一圈V型沟槽，通过旋进旋出球头螺钉103可以在Z向调节套101上固定角度调节板104的位置并控制其旋转的松紧程度。在Z向调节套101的前面有一段螺纹用于安装螺纹压圈102，调节螺纹压圈102的压紧程度可以控制角度调节板104在Z方向上无平移而旋转不受限制。调整球头螺钉103与角度调节板104之间的间隙，即可达到角度调节板104随Z向调节套101平移而平移的目的，又可以保证其不随Z向调节套101的旋转而旋转。此结构使角度调节板104可以随Z向调节套101而从动，而实现波纹管117的拉伸与压缩，即透镜的平移调整。拉杆113穿过角度调节板104上的通孔与波纹管前法兰116上的螺纹相连，再利用六角薄螺母114和球面垫圈115固定，这样在调节波纹管117拉伸后拉杆113不会在Z方向上移动。其中2根顶杆111通过螺纹与角度调节板104连接，顶杆111的另一端为球头形状，分别顶在V型块301和平垫块302上，参见图8。在波纹管117的前法兰116上对应位置开2个通孔，分别嵌入V型块301和平垫块302，其中V型块301的中心位置上开一个V型(90°)槽，开槽方向需指向波纹管前法兰116中心，用于控制角度调节时其中一个顶杆111的偏摆方向为指向法兰中心。另外1根调节杆105的末端与前法兰116上的球头202过盈配合连接(参见图5)，球头202两端用压片203压紧，该压片203靠球头202的球面的一侧做成带锥度的斜面，可以增大与球头202的接触面积。再用球关节压圈201将球头202及压片203固定在前法兰116上，起到关节球轴承的作用，调节杆105可以实现大角度(约45°)的旋转，完全满足实际调节需要。因为整体机构安装在波纹管前法兰116上的孔内，限制了球头202及连接在其上的调节杆105在垂直方向的移动，提高了顶杆111和调节杆105的整体稳定性，大大改善了以往结构中因重力影响而导致的顶杆微小移动的现象。为了实现光轴方向的一维平移调节，采用了波纹管调节组件。波纹管调节组件包括了波纹管前法兰116、波纹管117和波纹管后法兰118。波纹管前法兰116和波纹管后法兰118分别与波纹管117焊接连接，通过旋转调节Z向调节套101使安装于其上的角度调节板104和拉杆113在Z方向上平移，通过拉杆113带动波纹管前法兰116平移从而对波纹管117进行压缩或拉伸来实现一维平移调节。波纹管后法兰118通过螺钉119固定安装在Z向调节法兰120上，之间用O型密封圈121密封。
透镜镜框组件实现透镜的安装与密封，参见图2，镜框108利用螺钉106与波纹管前法兰116相连接，透镜110安装于镜框108内，两侧有橡皮垫109和O型密封圈112用于压紧透镜110和密封透镜镜框组件。
从以上说明和分析可知，本实用新型的优点本空间滤波器透镜调整架不同于以往空间滤波器透镜调节机构，采用了Z向调节套和Z向调节法兰以螺纹连接的方式实现Z轴的一维平移调整。Z向调节套一端制作滚花，方便调节，只用手动即可轻松调节。整个透镜及其调节机构等真空系统均包含在Z向调节套内部，避免了平移调节中动密封难于调节等问题，又达到了外形美观，结构精简的目的。
二维角度调节机构中的三根顶杆中最下方一根的端部用球头加压片的结构代替，使此顶杆可以实现各方向的大角度(约45°)旋转，而且提高了调节机构的稳定性，有效改善了因为长时间的重力影响而出现的微小移动现象。试用证明，本实用新型具有调节方便，结构简单，美观，制造成本低的特点。
权利要求1.一种空间滤波器透镜调整架，包括一维平移调节机构、角度调节装置、透镜镜框组件和波纹管调节组件，所述的波纹管调节组件由波纹管前法兰(116)和波纹管后法兰(118)分别与波纹管(117)焊接而成，其特征在于所述的一维平移调节机构，包括一Z向调节套(101)，该Z向调节套(101)和Z向调节法兰(120)之间用梯形螺纹连接，一螺纹压圈(102)将角度调节板(104)压装在所述的Z向调节套(101)的一端的内部，该角度调节板(104)外侧开V型槽，一球头螺钉(103)从所述的Z向调节套(101)外深入所述的角度调节板(104)外侧的V型槽中，所述的Z向调节法兰(120)与波纹管后法兰(118)连接；所述的二维角度调节机构，包括角度调节板(104)、拉杆(113)、顶杆(111)、调节杆(105)、V型块(301)、平垫块(302)、六角薄螺母(114)、球面垫圈(115)、压片(203)、球关节压圈(201)和球头(202)，所述的调节杆(105)一端固定所述的球头(202)并安装在所述的波纹管前法兰(116)上的阶梯孔中，球头(202)两端用铜质压片(203)压紧，再用球关节压圈(201)固定在波纹管前法兰(116)上，所述的拉杆(113)穿过角度调节板(104)上的通孔与波纹管前法兰(116)上的螺纹相连，再利用六角薄螺母(114)和球面垫圈(115)固定，2根顶杆(111)通过螺纹与角度调节板(104)连接，所述的顶杆(111)的另一端为球头形状，分别顶在所述的波纹管前法兰(116)上对应位置开设的2个孔中嵌入的V型块(301)和平垫块(302)上。
2.根据权利要求1所述的空间滤波器透镜调整架，其特征在于所述的透镜镜框组件的构成是镜框(108)利用螺钉与波纹管前法兰(116)相连接，透镜(110)安装于镜框(108)内，该透镜(110)两侧有橡皮垫(109)和O型密封圈(112)，用于压紧透镜110和密封。
3.根据权利要求1所述的空间滤波器透镜调整架，其特征在于所述的V型块(301)的V型槽的开槽方向指向波纹管前法兰(116)的中心。
专利摘要一种空间滤波器透镜调整架，包括一维平移调节机构、角度调节装置、透镜镜框组件和波纹管调节组件，所述的波纹管调节组件由波纹管前法兰和波纹管后法兰分别与波纹管焊接而成，其特点是本实用新型利用一个调节套筒单独实现光轴方向的调整，设计在空间滤波器的真空系统之外，与角度调节机构分离，实现了平移调节与角度调节的非联动，不影响透镜的调焦。改进了三拉三顶机构，将其中一个槽型块设计成了球关节的结构且安装于法兰上的开孔之中，以改善三拉三顶机构因为长时间的重力影响而出现的微小移动现象。本实用新型具有结构新颖、外形美观、制造成本低、使用调节方便等优点。
文档编号G02B7/02GK2890963SQ20052004594
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者高洁, 庞向阳, 蔡志坚, 朱健强 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所