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2018-03-04 17:56 |
光机设计的基本原理
光机设计的基本原理 }&O}t{gS* 1.光学设计工程师:通过对各类光学元件的设计,达到预定的设计要求 -9z!fCu3 2.光机工程师:通过保证各类光学元件的空间位置,实现仪器的性能要求 xF8^#J6> 光学机械总体设计的基本要点 s xp>9& 工作环境 f/NfvLi(AU 结构设计 (7_}UT@w- 机构运动学设计 7[?{wbq 热环境设计 wz=c#}0dB 振动设计 WvJidz?5 集成设计 ii:E>O(0B 结构设计的目的: `suEN@^ 1.支撑各类光学元件 TO~Z6NA0 2.构成仪器的整体,功能布局 lo:{T_ay 运动学设计就是解决光学机械设计中运动件的约束,只有在无过约束或微约束的情况下,才能保证最佳的定位精度和运动精度 UiLiy?EJ 抗热设计 2Ub!wee 温度的变化引起结构的变化,从而引起光学系统的变化 ~y.t amNW 温度的变化引起光学元件面型变化 )tW0iFY 温度的变化引起光轴的失调 /f0*NNSat- FH}2wO~ _ 解决方案 ;Wu6f"+Y# 光学系统的误差分析 S)$iHBx{ 温控设计 sw^4h`^' 材料选用 C=>IJ'G 自动调整 -\V!f6Q 被动补偿 osdl dS +<o}@hefY2 振动设计 --chU5 客观上振动无处不在,振动对精密光学仪器的使用非常有害,振动有两种: 6A9
r{'1 周期和随机:对一个仪器来说,还存在一定的频率响应 U+FI^Xrt# 70BLd(? 光学元件的装调 |qFCzK9tD/ 不同种类的光学元件,不同类别的光学元件安装方式也是不同的,无论何种元件的安装都有如下特点: r?j2%M\ 安装应力小 lrL:v~g 光轴与机械轴之间的保证 yrVk$k#6} 温度精度 (AI
4a+ 振动精度 ?6T\uzL +% 调整机构 /_l$h_{DH 'V#$PZx 单透镜安装方法 X&14;lu%p 透镜直径在40mm以下时候,多采用滚边法;直径大于40mm时候,因为透镜较重,滚边法不易固定,则常采用压圈法连接。 GI _.[ 包边法:滚边法是将透镜装入金属镜框中,在精密车床上用专用工具把镜框边缘挤压弯折,使其沿着透镜圆角倒角的斜面紧紧地包住透镜,把透镜与镜框牢固的连接在一起。 $WS?/H0C ZGZ1Q/WH 弹性压圈法:弹性元件固定法是利用琴钢丝制成的弹性卡圈将透镜或其他光学元件固定在镜框内的一种方法。一般只用于同轴度及牢固性要求低的透镜。通常用来固定保护玻璃、滤光镜等不重要的光学零件。 6k- n/Fx2QC{ 压圈法:压圈法是用压圈将透镜压紧在镜框内的一种连接方法。 通常采用外螺纹压圈来固定透镜;若组合物镜的结构轴向尺寸受到限制,则通常采用内螺纹压圈固定;在透镜与压圈之间增加一个弹性垫圈,使其受力分布均匀,此结构常用于直径较大、透镜厚度较薄的场合,以适应温度变化的影响。 =)mA.j}E2 sm?V%NX& 胶接法:胶粘固定法是利用胶粘剂如环氧树脂、乌利当胶粘剂(聚氨酯胶粘剂)把透镜胶粘在镜框内的一种连接方法。通常用于直径很小的透镜 )~[rb<:)b QRKr2:o{ 压圈与径向的几种几种接触方式 ziTE*rNJ 相切法 ?)V?6"fFP 球面包络法 s5cY> 微光学课程概要 !/RL.`!> :.bBV]6q 研究微米级,纳米级尺寸的光学元器件的设计和制造加工,以及利用这类元器件来实现广播的发射,传输,变换。特点是体积小,重量轻,可集成,可复制有两大类一是折射率调制型,二是浮雕调制型:折射型,衍射型(多台阶面形 连续面型) ;\48Q; Lsb` ,: 非线性光学 P4{!/&/ F+Q(^Nk 在线性光学中,光经过介质后频率不会改变,所以红光还是红光。在非线性光学中,光经过光学介质后,光的频率、空间等某些光学参量会依赖于光强变化而变化。蓝色光子的频率是两个红色光子频率之和,红光之所以会变成蓝光,是因为强光下两个红色光子在非线性材料中“合成”了一个蓝色光子,这就是和频效应。当然,非线性光学的神奇不止于此,它还有双光子吸收、光学参量放大、自聚焦、光克尔等等应用性极强的效应。 vg;9"A!( %("WoBPH` 但为什么生活中看不到非线性光学效应呢?最主要的原因是非线性光学效应的产生需要较强的光,若光达到一定强度,空气中也可以看到非线性光学效应。 Q8 !l5& | |