[实用新型]一种微透镜光学拼接系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种微透镜光学拼接系统。

背景技术

近年来，随着激光技术的发展，现有激光器已能给在轨微纳卫星提供推进所需的激光功率，这使得在现有技术水平下激光微推进技术应用于微纳卫星成为可能。

激光微推力器是一种新型的微推进系统，主要用于微型航天器的轨道保持、姿态控制和轨道机动等。本文研究的微透镜光学拼接系统拼接成的微透镜阵列主要用于激光微推力器中单脉冲激光阵列的微型聚焦。基于目前国内微透镜阵列的制造能力，长宽和曲率半径均为毫米级的整体微透镜阵列尚未研制成功，因此目前该尺寸级别的微透镜阵列只能依靠单个微透镜拼接实现。

该技术属于微纳卫星姿轨控发动机研制过程中的关键技术，该项技术的研制成功，将预示着国内航天微纳卫星微推力技术进入一个新的台阶，开展该微透镜光学拼接系统的研究，能够大幅提高微透镜阵列拼接效率，将对我国微纳卫星的发展起到推动作用。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供一种基于微透镜阵列中所有透镜共焦面的特性，采用光学拼接的办法实现多个透明材质的微透镜拼接成微透镜阵列的微透镜光学拼接系统。

本实用新型的具体技术方案是:

本实用新型提供的一种微透镜光学拼接系统，包括显微镜系统、二维调整台以及监视器；显微镜系统与监视器连接；二维调整台安装在显微镜系统的平台上且位于显微镜镜头的下方；

二维调整台包括底座、二维调节机构、连接板、玻璃平板和拼接基板；底座上对应显微镜系统光源处开设第一圆孔，连接板上开设第二圆孔；第一圆孔和第二圆孔同轴心设置；二维调节机构安装在底座上，连接板安装在二维调节机构上，玻璃平板安装在连接板上并位于第二圆孔上；拼接基板安装在玻璃平板上；拼接基板连接微透镜的端面必须保证平整光滑无毛刺，并与拼接基板底面保持垂直。

第一圆孔和第二圆孔的直径大于拼接后微透镜阵列的长度和阵列组数。第一圆孔和第二圆孔大小直接决定了可以拼接的微透镜阵列长度和不同阵列的组数。

基于上述对微透镜光学拼接系统结构的描述，现对该微透镜光学拼接方法进行介绍，包括以下步骤：

步骤1)将二维调整台中各个零件装配完成，并将二维调整台放置到显微镜系统的平台上，再将显微镜系统和监视器连接；

步骤2)将第一个微透镜单侧面涂第一粘接胶，粘贴在拼接基板上与显微镜光源发射出的光束平行的端面上，通过监视器找到第一个微透镜放置位置，实时调整其姿态并保证成像清晰；

步骤3)通过二维调节机构的移动，将第一个微透镜移出显微镜系统的视场中心，然后将第二个微透镜单侧面涂第二粘接胶，粘贴在第一个微透镜未涂胶的端面上；

步骤4)通过监视器的成像监视第二个微透镜的姿态，并调整第二个微透镜的姿态，确保第一个微透镜和第二个微透镜共焦面；

步骤5)等待第一个微透镜和第二个微透镜之间粘接胶的固化时间；

步骤6)重复步骤2)至步骤5)，将所需的多个微透镜进行光学拼接，拼接过程中通过监视器实时监视每一个将要拼接的微透镜的姿态从而调整每个微透镜的姿态，使得多个微透镜共焦面并且焦点共线，形成微透镜阵列；

步骤7)将拼接好的微透镜阵列与拼接基板分离，放入储存箱待用。

为了方便微透镜阵列完成后易于从拼接基板上拆下，微透镜与拼接基板之间采用的第一粘接胶采用的是易溶于酒精、丙酮等实验室常用溶剂的非结构胶(非结构胶一般选用杨干漆、XM23胶、XM31胶)。而为了保证各个微透镜之间的粘贴强度，微透镜间粘接的第二粘接胶采用的是结构胶。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用的拼接系统和拼接方法解决了目前整体微透镜阵列无法加工制造的瓶颈问题。

2、本实用新型采用的拼接系统，利用显微镜系统、二维调整台以及监视器，可实时调整微透镜的姿态，保证微透镜阵列具有良好的一致性。

3、本实用新型采用的拼接系统和拼接方法，可同时拼接多组透镜阵列，保证了多组透镜阵列的快速装调，工作效率大大提高。

4、本实用新型的第一粘接胶采用的是易溶于酒精、丙酮等实验室常用溶剂的非结构胶以便于微透镜阵列完成后易于从拼接基板上拆下，而第二粘接胶采用强度高的结构胶保证了微透镜之间粘接牢固。

附图说明

图1微透镜光学拼接系统组成图；

图2二维调整台组成图；

图3为图2的A向剖视图；