[發(fā)明專利]并聯(lián)式宏微驅(qū)動的高精度大口徑光柵拼接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810063952.2
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101221273A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁迎春;白清順;于福利;張慶春;孫雅洲;富宏亞
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度大口徑光柵拼接裝置，屬于光學(xué)機械運動定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，衍射光柵逐漸獲得越來越廣泛的應(yīng)用，對大面積高精度衍射光柵的需求也越來越多。目前，我國陸續(xù)開展了同步輻射光束線、激光核聚變、LAMOST天文望遠(yuǎn)鏡及紅外太陽塔光譜儀等一些大型科學(xué)工程項目，這些項目中都迫切需要研制高質(zhì)量的大面積的衍射光柵。例如，在我國正開展的激光核聚變項目——“神光”系列工程項目中，利用啁啾脈沖放大技術(shù)(CPA)，使得獲得更高能量、更高強度的超短脈沖成為可能。在CPA系統(tǒng)中，產(chǎn)生的超短激光脈沖的能量受限于壓縮池中光柵的損傷閾值和口徑。多層介質(zhì)膜光柵具有較高的損傷閾值，但是很難實現(xiàn)大口徑光柵的制造，因而能否獲取大面積衍射光柵已經(jīng)成為影響該項目成敗的關(guān)鍵因素。

目前，直接制造大面積的衍射光柵存在以下問題：一、直接制造大面積的衍射光柵需要研制出高精度大行程的光柵刻劃機，實現(xiàn)大面積光柵的制造。這需要投入大量的資金和人力，而且加工周期也很長，難度很大。二、衍射光柵需要在基體上鍍膜，并刻劃出特定方向的光柵條紋，大面積光柵的鍍膜均勻性問題不容易保證。三、由于刻劃光柵的總體長度增加，因此加工大面積光柵條紋對刀具的磨損也非常嚴(yán)重。盡管可以采用金剛石刀具進(jìn)行光柵刻劃，但其磨損問題仍然非常嚴(yán)重。另外，直接制造大面積衍射光柵需要光刻機的自動換刀系統(tǒng)具有很高的刀具重復(fù)定位精度。這些問題也成為制約大面積光柵制造的重要瓶頸問題。因此，目前直接制造大面積的衍射光柵在經(jīng)濟性、技術(shù)保障等方面都是很難實現(xiàn)的。

1990年，意大利學(xué)者M(jìn)azzacurati和Ruocco通過理論研究表明：通過拼接的方法獲得大面積的光柵在理論上是可行的。日本的Hitachi公司于1997年用36塊面積為150×150mm的衍射光柵拼接出面積為900×900mm的大光柵，并成功應(yīng)用于天文儀器上。俄羅斯科學(xué)院列寧格勒核物理研究所的S.G.Turukhano等人于1995年利用帶有壓電微調(diào)機構(gòu)的閉環(huán)控制干涉光學(xué)系統(tǒng)、精密水平移動滑臺、標(biāo)準(zhǔn)參考光柵等設(shè)備拼接出光柵常數(shù)為1μm、長度(沿色散方向)為1150mm的大面積全息光柵。1995年美國理查德森光柵實驗室(Richardson?GratingLaboratory)為歐洲南方天文臺(ESO)制作了一塊840×214×125mm的拼接光柵，并用于其8米大型天文望遠(yuǎn)鏡附屬光譜儀上。1999年又為日本國家天文臺制造了三塊拼接光柵，用于其天文學(xué)方向的研究。利用多塊小光柵進(jìn)行拼接的方法已經(jīng)成為獲取大面積光柵的重要途徑。

高精度大口徑光柵拼接技術(shù)是涉及機械設(shè)計、精密定位、超精密加工、控制理論、計算機技術(shù)等多學(xué)科的復(fù)雜技術(shù)，是國防和民用領(lǐng)域中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。國外起步比國內(nèi)早，并取得了一定的成果，如美國、日本、俄羅斯等國家在光柵拼接技術(shù)的研究上走到了世界的前列。但國外的光柵拼接技術(shù)在一定程度上對我國實施了技術(shù)封鎖，這極大地限制了我國獲取大面積高精度光柵的總體技術(shù)水平。因而，開發(fā)用于大口徑高精度光柵拼接的裝置具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決國內(nèi)無高精度大口徑光柵拼接裝置的問題進(jìn)而提供一種并聯(lián)式宏微驅(qū)動的高精度大口徑光柵拼接裝置。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明由動光柵部件、定光柵部件、五個直線驅(qū)動器、二維運動平臺部件、基座組成；所述二維運動平臺部件固定在基座上，所述動光柵部件的下端與二維運動平臺部件的上端球鉸接，所述定光柵部件固裝在基座上，所述五個直線驅(qū)動器分別是第一X軸直線驅(qū)動器、第二X軸直線驅(qū)動器、第三X軸直線驅(qū)動器、第一Y軸直線驅(qū)動器、第二Y軸直線驅(qū)動器，所述第一X軸直線驅(qū)動器、第三X軸直線驅(qū)動器、第二X軸直線驅(qū)動器由上至下沿X軸方向依次設(shè)置在基座上，所述第一Y軸直線驅(qū)動器、第二Y軸直線驅(qū)動器由上至下沿Y軸方向依次設(shè)置在基座上，所述每個直線驅(qū)動器分別與基座和動光柵部件固接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便、操作靈活、拼接精度高等優(yōu)點，可以實現(xiàn)最大面積(400×400mm)的動光柵與靜光柵在空間五個自由度方向上的高精度拼接。

附圖說明