Sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置及其装调方法与流程

本发明涉及光学加工技术领域，具体涉及一种sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置及其装调方法，用于sagnac型横向剪切干涉仪膜层面形的离子束抛光修整。

背景技术：

sagnac型横向剪切干涉仪是空间调制傅里叶变换成像光谱仪的核心部件，此类干涉仪性能稳定、体积小、重量轻且环境适应性强，特别适合太空和高空环境工作，因此，广泛应用于星载傅里叶变换成像光谱仪上。sagnac干涉仪是用两个相同的半五角棱镜和接触面之间镀有半透半反的分束膜胶合而成。为尽量消除干涉仪的装夹应力，会在sagnac干涉仪的上下两端面(非光学面)分别胶粘一定厚度的光学玻璃垫板。在进行胶合前，会分别对两个相同的半五角棱镜的反射面进行多层镀膜，增加反射率。由于sagnac型干涉仪反射膜镀膜层一般有3～4层，工艺比较复杂，面形精度要求高，一般为八十分之一波长，而且胶合精度高、难度大。往往存在sagnac干涉仪反射膜层脱落或胶合后膜层面形精度低，无法使用，只能重新投产新的干涉仪组件，造成人力、物力和财力损耗。

离子束抛光技术的原理是利用离子源发射的离子束在真空中轰击加工表面，利用轰击时发生的物理溅射效应去除光学元件表面材料，达到修正面形误差的目的。由于离子束抛光技术精度高、非接触加工，没有边缘效应，所以在光学加工应用越来越广泛。但现有的离子束抛光设备中，对抛光光学零件的安装方法均是通过边缘悬挂的方式，且加工的光学零件均为形状规则的透镜或反射镜。若需对复杂光学组件的膜层进行离子束抛光修整，还需考虑安装接口、安装精度、调整方法及离子束溅射保护等因素。

技术实现要素：

本发明提供一种sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置及其装调方法，实现对反射膜层面型精度低的sagnac型干涉仪进行面形修整，避免重新投产，实现加工后再次使用的目的。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置，包括离子抛光机安装基板、水平安装板、垂直安装板、右侧保护板和左侧保护板；所述右侧保护板和左侧保护板安装在水平安装板的前侧，且右侧保护板和左侧保护板能够沿水平安装板的前侧左右移动；sagnac型干涉仪组件安装在水平安装板的顶面，且抛光面位于右侧保护板和左侧保护板之间；所述垂直安装板安装在水平安装板的后侧，其端面上设置有沿水平和竖直方向的多个第一腰形孔；所述离子抛光机安装基板位于垂直安装板的后侧，其表面设置有沿水平和竖直方向的多个t形槽；所述垂直安装板和离子抛光机安装基板通过连接件安装，所述连接件包括固定连接的头部和螺杆段，所述头部安装在t形槽内，所述螺杆段穿过t形槽与第一腰形孔连接。

进一步地，所述垂直安装板的中心位置设置有安装圆孔，所述离子抛光机安装基板的中心位置设置有球形凸起，所述球形凸起与安装圆孔配合安装，将垂直安装板安装在离子抛光机安装基板的中心位置。

进一步地，所述右侧保护板的底部设置有第二腰形孔，所述右侧保护板通过第二腰形孔与水平安装板连接，并通过第二腰形孔调节其遮挡位置，避免离子束溅射到其他非抛光面。

进一步地，所述左侧保护板的底部设置有第三腰形孔，所述左侧保护板通过第三腰形孔与水平安装板连接，并通过第三腰形孔调节其遮挡位置，避免离子束溅射到其他非抛光面。

进一步地，所述水平安装板的底面设置有减重凹槽，用于减轻水平安装板的重量。

进一步地，所述第一腰形孔为四个，所述垂直安装板的水平方向和竖直方向各设置有两个；所述t形槽为四个，所述离子抛光机安装基板的水平方向和竖直方向各设置有两个。

同时，本发明还提供一种上述sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置的调试方法，包括以下步骤：

步骤一、在水平安装板的顶面加工安装凸台，对安装凸台进行研磨，保证安装凸台的安装面有um级的平面度；对水平安装板的后侧面和垂直安装板的后侧面进行研磨，保证平面度均在0.01mm以内；

步骤二、将水平安装板和垂直安装板通过螺钉连接，并通过螺钉过孔量调整两者的垂直度在0.02mm以内；

步骤三、将sagnac型干涉仪组件与水平安装板通过螺钉连接；

步骤四、将垂直安装板与离子抛光机安装基板通过连接件连接，确保垂直安装板安装在离子抛光机安装基板的中心；

在连接时，通过t形槽、第一腰形孔来调整垂直安装板与离子抛光机安装基板的相对位置；

步骤五、通过三坐标测量仪测量抛光面的中心坐标与垂直安装板的中心坐标，计算出两者的差值，从而确定离子源的抛光加工原点，并通过三坐标测量仪确定抛光的面积区域；

步骤六、将右侧保护板和左侧保护板安装在水平安装板的前侧，并调整其位置使其保护离子束溅射到其他非抛光面。

进一步地，步骤三中，sagnac型干涉仪组件与水平安装板通过螺钉安装时，通过调整螺钉过孔量，保证抛光面与水平安装板的前侧端面平行度在0.01mm以内。

进一步地，步骤四中，利用深度卡尺进行位置调节，将深度卡尺的测量基座与离子抛光机安装基板贴紧，将尺身深入t形槽内贴紧垂直安装板的侧面，通过调节各t形槽内深度卡尺的读数一致，确保将垂直安装板的安装圆孔与离子抛光机安装基板的球形凸起重合，确保垂直安装板安装在离子抛光机安装基板的中心。

进一步地，步骤六中，右侧保护板通过第二腰形孔调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面；左侧保护板通过第二腰形孔调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明提供一种sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置及其装调方法，对镀膜光学表面面型精度较低的sagnac型干涉仪进行面形修整，避免重新投产，实现加工后再次使用的目的。

2.本发明首次提出针对sagnac型干涉仪组件的离子束面形抛光修整装置和装调方法，通过对抛光装置进行装调，满足加工要求中离子源的原点坐标xyz偏差不超过0.1mm、抛光面与离子源端面平行度小于0.03mm的要求，确保将sagnac型干涉仪组件的面型修整优于八十分之一波长。

3.本发明抛光装置设置有两侧保护板，保护sagnac型干涉仪组件的其他非加工的通光面，以保证干涉仪组件的正常使用。

附图说明

图1为sagnac型干涉仪组件离子束抛光加工示意图；

图2为本发明sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置的结构示意图；

图3为本发明装置中离子抛光机安装基板的结构示意图；

图4为本发明sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置的安装示意图。

附图标记：1-离子抛光机安装基板，2-垂直安装板，3-sagnac型干涉仪组件，4-水平安装板，5-右侧保护板，6-左侧保护板，7-离子源，8-连接件，11-t形槽，12-球形凸起，21-第一腰形孔，22-安装圆孔，31-上玻璃盖板，32-下玻璃盖板，33-干涉仪金属安装座，34-半五角棱镜，41-减重凹槽，51-第二腰形孔，61-第三腰形孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

如图2所示，现有sagnac型干涉仪组件3由两个相同的半五角棱镜34胶合而成，上表面胶粘上玻璃盖板31，下表面粘接下玻璃盖板32，又将下玻璃盖板32与干涉仪金属安装座33胶粘于一体，通过干涉仪金属安装座33与其他零件通过螺钉连接固定，目前还没有针对sagnac型干涉仪组件3的膜层面形离子束抛光修整工装。

为了实现对sagnac型干涉仪组件3的膜层面形离子束抛光，本发明提供了一种sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置，将sagnac型干涉仪组件3安装在此装置上。在加工时，离子源7在底部向上轰击sagnac型干涉仪组件3的加工表面a，可实现nm级的膜层面形修整。离子源7具有多自由度，可进行移动，以满足不同口径，不同曲率的镜面加工。

如图1至图3所示，本发明提供的sagnac型干涉仪组件的膜层面形离子束抛光装置包括离子抛光机安装基板1、水平安装板4、垂直安装板2、右侧保护板5和左侧保护板6。右侧保护板5和左侧保护板6安装在水平安装板4的前侧，且右侧保护板5和左侧保护板6能够沿水平安装板4的前侧左右移动；sagnac型干涉仪组件3安装在水平安装板4的顶面，且抛光面位于右侧保护板5和左侧保护板6之间；在实际安装时，水平安装板4与sagnac型干涉仪组件3的干涉仪金属安装座33通过螺钉连接。垂直安装板2通过螺钉安装在水平安装板4的后侧，且其端面上设置有沿水平和竖直方向的多个第一腰形孔21；第一腰形孔21具体可为四个，垂直安装板2的水平方向和竖直方向各设置有两个。

离子抛光机安装基板1位于垂直安装板2的后侧，其表面设置有沿水平和竖直方向的多个t形槽11。t形槽11具体可为四个，离子抛光机安装基板1的水平方向和竖直方向各设置有两个。垂直安装板2和离子抛光机安装基板1通过连接件8安装，连接件8包括固定连接的头部和螺杆段，头部安装在t形槽11内，螺杆段穿过t形槽11与第一腰形孔21连接。

为了实现垂直安装板2与离子抛光机安装基板1的对准安装，垂直安装板2的中心位置设置有安装圆孔22，离子抛光机安装基板1的中心位置设置有球形凸起12，球形凸起12与安装圆孔22配合安装，将垂直安装板2安装在离子抛光机安装基板1的中心位置。

为了使得右侧保护板5和左侧保护板6能够沿水平安装板4的前侧左右移动，确保对其他通光面实现保护，同时也不对抛光面产生遮拦；本发明在右侧保护板5的底部设置有第二腰形孔51，右侧保护板5通过第二腰形孔51与水平安装板4连接，并通过第二腰形孔51调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面。同样，在左侧保护板6的底部设置有第三腰形孔61，左侧保护板6通过第三腰形孔61与水平安装板4连接，并通过第三腰形孔61调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面。

为了实现装置的轻量化，以方便安装和制作，本发明在水平安装板4的底面设置有减重凹槽41，减轻了水平安装板4的重量。

如图4所示，在进行安装时，应按照如下装调顺序和方法，以保证sagnac型干涉仪组件3的安装精度和离子束的抛光精度：

步骤一、在水平安装板4的顶面加工安装凸台，对安装凸台进行研磨，保证安装凸台的安装面有um级的平面度；同时，对水平安装板4的后侧面和垂直安装板2的后侧面进行研磨，保证平面度均在0.01mm以内；

步骤二、将水平安装板4和垂直安装板2通过端面沉头螺钉进行连接，并通过螺钉过孔量调整两者的垂直度在0.02mm以内；

步骤三、将sagnac型干涉仪组件3与水平安装板4通过螺钉连接，在安装时通过调整螺钉过孔量，保证抛光面a与水平安装板4的前侧端面平行度在0.01mm以内；

步骤四、水平安装板4、sagnac型干涉仪组件3和垂直安装板2连接于一体后，将垂直安装板2与离子抛光机安装基板1通过t形螺钉连接；

在连接时，通过t形槽11、水平安装板4的第一腰形孔21来调整其相对位置，同时，利用深度卡尺进行位置调节，将深度卡尺的测量基座与离子抛光机安装基板1贴紧，将尺身深入t形槽11内贴紧垂直安装板2的侧面，通过调节各t形槽11内深度卡尺的读数一致，确保将垂直安装板2的安装圆孔22与离子抛光机安装基板1的球形凸起12重合，确保垂直安装板2安装在离子抛光机安装基板1的中心；

步骤五、通过三坐标测量仪测量抛光面a的中心坐标与垂直安装板2的中心坐标，计算出两者的差值，从而确定离子源7的原点，并通过三坐标测量仪确定抛光的面积区域；

离子源7的初始原点是在离子抛光机安装基板1的球形凸起处，因sagnac型干涉仪组件包括两块胶和的玻璃和钛合金金属件，所以需要设计抛光装置进行安装，但仍需保证离子源7处于抛光面的中心，故需要通过三坐标测量仪测量出抛光面中心与垂直安装板2的中心坐标关系，从而计算出离子源7需要移动的位移，确保离子束的加工原点处于抛光面的中心，再进行抛光面积的测量与输入，从而完成抛光面的精准抛光，避免因坐标位置误差过大，导致部分抛光面积不足或部分抛光区域过大，离子溅射，影响其他非抛光面的面形。

步骤六、将右侧保护板5和左侧保护板6安装在水平安装板4的前侧，通过其上的腰孔调节遮拦区域位置，确保对其他通光面实现保护作用，同时也不对抛光面产生遮拦；具体的，右侧保护板5通过第二腰形孔51调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面；左侧保护板6通过第二腰形孔51调节其遮挡位置，保护离子束溅射到其他非抛光面。