专利名称：板条激光介质端面角度的抛光装置及其方法
技术领域：
本发明涉及光学加工技术领域，特别涉及一种板条激光介质端面角度的抛光装置及其方法。
背景技术：
高平均功率的固体激光器以其峰值功率高、结构紧凑等特点，在民用(如激光切割、焊接、热处理、打标)、军用(如激光雷达、测距、光电对抗)和空间通信等方面展示出重要的应用前景。传统的固体激光器由于采用圆棒状激光工作介质，热效应非常严重，限制了激光输出功率及光束质量。采用板条状激光介质可有效改善这一状况。自从1969年美国GE公司提出“zigzag”板条激光器概念以来，板条激光器已逐渐成为公认的获得高平均功率的有效途径之一，得到了世界各国的广泛研究。作为高功率板条激光器的核心工作器件，板条激光介质元件的加工精度直接影响到激光器的输出光束质量。随着板条激光器输出功率要求的不断提升，所需板条的几何尺寸越来越大，加工难度和质量要求也越来越高。为了消除热透镜的影响，通常板条介质并不做成方形，而是将两个供振荡激光通过的端面切割出倾斜的布儒斯特角，并将介质的两个大面也抛光，振荡激光在板条介质内部通过两个大面的全内反射而呈“之”字形传播。该板条加工的一个关键难点在于保证其端面楔角的加工精度。在传统的加工工艺中，该端面楔角的加工通常先用角度块定位，然后再浇铸石膏的方式进行装夹，这种装夹方式有两大缺点，一是装夹精度不高，二是加工效率很低，工艺过程繁难冗长，不能适应批量化生产。申请号为90105801. 7的中国专利针对YAG板条端面的加工，提出了一种不锈钢立方块工模夹具，一定程度上降低了激光板条的加工难度。但该夹具由于直接在不锈钢立方块四周开斜槽，而通常的机械加工精度很难保证该斜槽的角度精度要求，进而限制了元件的加工精度，并且该斜槽为固定宽度，每次只能加工固定数量(4组24条)的工件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种装夹精度高、通用性好、可适应批量化加工的板条激光介质端面角度的抛光装置及其方法。本发明解决技术问题所采用的解决方案是板条激光介质端面角度的抛光装置，由基体、多个位移可调节的压块以及多颗锁紧螺钉组成，在所述基体的侧面上分别设置有支撑板条激光介质的支撑面，所述支撑面与所述基体的该侧面垂直，所述基体上的支撑面与底面的夹角与被加工的板条激光介质端面的角度一致，所述压块分别固定在基体的侧壁上。进一步的，所述压块上也具有一个与被加工的板条激光介质端面的角度一致的斜面。进一步的，在所述支撑面上粘结有支撑基片，在所述基体的底面粘结有配盘基片，所述配盘基片与支撑基片的非粘结表面之间的夹角与所述板条激光介质端面的角度一致。
进一步的，所述配盘基片采用与被加工的板条激光介质硬度相同的激光介质材料制成。进一步的，在所述基体的上表面中心位置设置有顶针孔。进一步的，还包括有多个具有圆弧外表面的压板，所述压板固定在所述压块和基体的侧壁上。进一步的，所述多个是四个，并且所述四个压板的四个圆弧外表面拼成一个完整的圆柱面。进一步的，在所述压块上设置有T型滑槽。板条激光介质端面角度的抛光方法，其特征在于该方法包括以下步骤I)将板条激光介质的端面切割出初始角度，切割角度精度控制在“分”级；2)将一块标准平板水平放置在工作台上，然后将基体放置于标准平板上；3)将多块板条激光介质叠加为一组，将板条激光介质的端面紧贴于标准平板上，板条激光介质的大面紧贴于基体上的支撑基片的上表面，板条激光介质的侧面紧贴于基体的侧面；4)完成板条激光介质的定位后，用压块压紧板条激光介质，然后锁紧压块，再用压板对板条激光介质的侧面进行紧固，完成装夹后，压板的四个圆弧外表面将拼成一个完整的圆柱面；5)将装夹完成的装置放置于研磨抛光机上进行加工，当完成板条激光介质的研磨和抛光后，检测板条激光介质端面面形、角度、光洁度指标，合格后下盘。进一步的，步骤5)所述研磨抛光机为单轴机、二轴机或环形抛光机。本发明的有益效果采用本发明的装置及方法可实现各种板条激光介质(如晶体、陶瓷、玻璃等)的批量加工，通用性好，可适用于多种常规机床，如单轴机、二轴机、环形抛光机等，加工后的板条激光介质的端面面形精度可稳定优于O. I波长，角度精度优于10秒，且一致性好。
图I为本发明的基体的立体图。图2为图I在粘结了支撑基片和配盘基片后的侧视图。图3为图2的俯视图。图4为本发明的压块的侧视图。图5为本发明装置工作状态的立体图。图中标记为1为基体、2为压块、3为压板、4为板条激光介质、5为锁紧螺钉、6为标准平板、7为配盘基片、8为支撑面、9为顶针孔、10为螺钉孔、11为减重孔、12为T型滑槽、13为支撑基片。
具体实施例方式本发明的设计原理为板条激光介质端面加工的角度精度主要依赖于其装夹精度，因此设计并制作一个具有高精度楔角的基体，通过基体的角度精度来保证被加工板条的端面角度精度。通过采用机械式装夹，可克服传统的石膏浇注装夹方式操作繁琐、装夹精
4度不高等缺点，降低了对操作人员的技艺要求，更加适应于批量生产，同时，通过装置外形的特殊设计，提高了装置的通用性。下面结合附图和具体实施例详细阐述本发明的内容，但不应以此限制本发明的保护范围。如图I-图5所示，本发明的板条激光介质端面角度抛光装置由基体I、四个位移可调节的压块2、四个具有圆弧外表面的压板3以及多颗锁紧螺钉5所组成。在方形的基体I的四个侧面上分别设置有支撑板条激光介质4的支撑面8，支撑面8与该基体I的侧面垂直，并与基体I的底面成α夹角，在支撑面8上粘结支撑基片13。为减小抛光压强并防止板条激光介质4塌边，在基体I的底面粘结配盘基片7。其中，基体I采用金属材料制成，压块2和压板3采用金属或塑料材料制成，配盘基片7采用与板条激光介质4硬度相同的激光介质材料制成，支撑基片13采用玻璃材料制成。利用精密光学磨床对配盘基片7与支撑基片13的非粘结表面进行精密磨削加工，保证基体I上支撑面8与底面的夹角α (即支撑基片13与配盘基片7的非粘结表面之间的夹角)与被加工的板条激光介质4端面的设计角度一致。在基体I、压块2及压板3上可以设置若干的方形或圆形减重孔11对整个装置进行减重，以减轻板条激光介质4抛光后面形的塌边现象。在压块2上设置有T型滑槽12，在装夹板条激光介质4时可通过调节压块2的位置来保证不同数量的板条激光介质4的加工需求。锁紧螺钉5穿过压块2上的T型滑槽12与基体I上的螺钉孔10，使四个压块2分别固定在基体I的四个侧壁上。压块2上也具有一个夹角为α的斜面，以保证装夹时压块2与板条激光介质4紧密而均匀地接触。四个压板3通过锁紧螺钉5固定在四个压块2和基体I的侧壁，并且四个压板3的四个圆弧外表面将拼成一个完整的圆柱面，配合在基体I的上表面中心位置设置的顶针孔9，使得本发明装置可以应用在多种研磨抛光机上，例如单轴机、二轴机或环形抛光机。采用本发明的装置进行板条激光介质端面角度的抛光时，包括以下步骤I)首先将板条激光介质4的端面采用常规方法切割出初始角度，切割角度精度控制在“分”级即可；2)将一块标准平板6 (平面度达I μ m)水平放置在工作台上，然后将基体I放置于标准平板6上；3)将待加工的板条激光介质4清洗并干燥后，多块叠加为一组，本装置最多可加工四组，将板条激光介质4的端面紧贴于平板6上，板条激光介质4的大面紧贴于基体I上的支撑基片13的上表面，板条激光介质4的侧面紧贴于基体I的侧面；4)完成定位后，如图5所示，用压块2压紧板条激光介质4，保证用力均匀，然后用锁紧螺钉5通过基体I上的螺钉孔10锁紧压块2，再用压板3及锁紧螺钉5对板条激光介质4的侧面进行紧固。完成装夹后，压板3的四个圆弧外表面将拼成一个完整的圆柱面，使得本发明装置可适用于环形抛光机加工，从而实现更高的加工精度。5)将前述装夹完成的装置与板条激光介质4作为一个整体，放置于研磨抛光机上进行加工。当完成板条激光介质4的研磨和抛光后，检测板条激光介质4端面面形、角度、光洁度等指标，合格后进行下盘。采用本发明可实现多种板条激光介质(如晶体、陶瓷、玻璃等)的批量加工,且通用性好,可适用于多种常规机床。经试验测试,采用本发明加工板条激光介质,生产效率及加工精度明显提高，端面面形精度可稳定优于O. I波长，角度精度优于10秒，且一致性好。
权利要求
1.板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于由基体(I)、多个位移可调节的压块(2 )以及多颗锁紧螺钉(5 )组成，在所述基体(I)的侧面上分别设置有支撑板条激光介质(4 )的支撑面(8 )，所述支撑面(8 )与所述基体(I)的该侧面垂直，所述基体(I)上的支撑面(8)与底面的夹角与被加工的板条激光介质(4)端面的角度一致，所述压块(2)分别固定在基体(I)的侧壁上。
2.如权利要求I所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于所述压块(2)上也具有一个与被加工的板条激光介质(4)端面的角度一致的斜面。
3.如权利要求I所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于在所述支撑面(8)上粘结有支撑基片(13)，在所述基体(I)的底面粘结有配盘基片(7)，所述配盘基片(7)与支撑基片(13)的非粘结表面之间的夹角与所述板条激光介质(4)端面的角度一致。
4.如权利要求3所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于所述配盘基片(7)采用与被加工的板条激光介质(4)硬度相同的激光介质材料制成。
5.如权利要求I所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于在所述基体(1)的上表面中心位置设置有顶针孔(9)。
6.如权利要求I所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于还包括有多个具有圆弧外表面的压板(3)，所述压板(3)固定在所述压块(2)和基体(I)的侧壁上。
7.如权利要求6所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于所述多个是四个，并且所述四个压板(3)的四个圆弧外表面拼成一个完整的圆柱面。
8.所权利要求I所述的板条激光介质端面角度的抛光装置，其特征在于在所述压块(2)上设置有T型滑槽(12)。
9.板条激光介质端面角度的抛光方法，其特征在于该方法包括以下步骤 1)将板条激光介质(4)的端面切割出初始角度，切割角度精度控制在“分”级； 2)将一块标准平板(6)水平放置在工作台上，然后将基体(I)放置于标准平板(6)上； 3)将多块板条激光介质(4)叠加为一组，将板条激光介质(4)的端面紧贴于标准平板(6)上，板条激光介质(4)的大面紧贴于基体(I)上的支撑基片(13)的上表面，板条激光介质(4)的侧面紧贴于基体(I)的侧面； 4)完成板条激光介质(4)的定位后，用压块(2)压紧板条激光介质(4)，然后锁紧压块(2)，再用压板(3)对板条激光介质(4)的侧面进行紧固，完成装夹后，压板(3)的四个圆弧外表面将拼成一个完整的圆柱面； 5)将装夹完成的装置放置于研磨抛光机上进行加工，当完成板条激光介质(4)的研磨和抛光后，检测板条激光介质(4)端面面形、角度、光洁度指标，合格后下盘。
10.如权利要求9所述的板条激光介质端面角度的抛光方法，其特征在于步骤5)所述研磨抛光机为单轴机、二轴机或环形抛光机。
全文摘要
本发明提供一种装夹精度高、通用性好、可适应批量化加工的板条激光介质端面角度的抛光装置及其方法。板条激光介质端面角度的抛光装置，由基体、多个位移可调节的压块以及多颗锁紧螺钉组成，在所述基体的侧面上分别设置有支撑板条激光介质的支撑面，所述支撑面与所述基体的该侧面垂直，所述基体上的支撑面与底面的夹角与被加工的板条激光介质端面的角度一致，所述压块分别固定在基体的侧壁上。采用本发明的装置及方法可实现各种板条激光介质的批量加工，通用性好，可适用于多种常规机床，加工后的板条激光介质的端面面形精度可稳定优于0.1波长，角度精度优于10秒，且一致性好。
文档编号B24B29/02GK102922404SQ20121042981
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者谢瑞清, 陈贤华, 雷向阳, 王健, 侯晶, 袁志刚, 钟波, 马平, 郑楠, 廖德锋, 李洁, 李瑞洁 申请人:成都精密光学工程研究中心