反射鏡及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種反射鏡及其制備方法，屬于光學(xué)領(lǐng)域，其中，制備方法包括如下步驟：備料：選取膨脹系數(shù)為5×10?7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10?7/℃的石英玻璃作為坯料；制備第一玻璃板、第二玻璃板和輕量化夾層；制備輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到帶有預(yù)設(shè)形狀減重孔的玻璃板；制備反射鏡毛坯：將熔接物涂覆在所述的第一玻璃板和第二玻璃板的封接面上，然后將涂覆有熔接物的第一玻璃板、輕量化夾層和涂覆有熔接物的第二玻璃板依次疊放，進(jìn)行封接得到所述的反射鏡毛坯；將所述的反射鏡毛坯進(jìn)行整形、磨砂和拋光處理后得到所述的反射鏡。本發(fā)明專利技術(shù)制備方法制備的反射鏡輕量化率高，使用壽命長。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種反射鏡及其制備方法。
技術(shù)介紹
當(dāng)今社會，隨著空間科學(xué)、天文研究、宇宙探測、地球信息及環(huán)境信息等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，高分辨率的成像質(zhì)量要求光學(xué)系統(tǒng)具有越來越大的口徑。為保證反射鏡具有合適的徑厚比(否則可能會引起元件容易發(fā)生變形)，應(yīng)在增加反射鏡口徑的同時，增大反射鏡的厚度，然而這樣就會造成反射鏡重量的大大增加而無法承受自身重量，并且也會增加航空探測的成本和難度，迫切需要降低反射類元件的重量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種反射鏡的制備方法，可以大大減少反射鏡的自重，并保證反射鏡的牢固性。本專利技術(shù)實(shí)施例還提供了一種反射鏡。本專利技術(shù)的目的是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的：本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種反射鏡的制備方法，包括如下步驟：備料：選取膨脹系數(shù)為5×10-7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10-7/℃的石英玻璃作為坯料；制備第一玻璃板、第二玻璃板和輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到預(yù)設(shè)形狀的第一玻璃板和第二玻璃板；制備輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到帶有預(yù)設(shè)形狀減重孔的玻璃板，所述的預(yù)設(shè)形狀為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、扇形或圓形；制備反射鏡毛坯：將熔接物涂覆在所述的第一玻璃板和第二玻璃板的封接面上，所述的熔接物為含鋁、硅類片狀或粉狀材料，其膨脹系數(shù)≤1.5×10-7/℃，所述的熔接物的熔化溫度低于所述的第一玻璃板、輕量化夾層和第二玻璃板的軟化溫度；然后將涂覆有熔接物的第一玻璃板、輕量化夾層和涂覆有熔接物的第二玻璃板依次疊放，進(jìn)行封接得到所述的反射鏡毛坯；將所述的反射鏡毛坯進(jìn)行整形、磨砂和拋光處理后得到所述的反射鏡。進(jìn)一步的，所述的封接具體包括如下步驟：在500-1600℃條件下將所述的熔接物熔化，然后進(jìn)行降溫，在降至退火溫度前降溫速度大于100℃/小時，所述的退火溫度為300-900℃，退火溫度下保溫30-100min，然后降溫至室溫，從所述的退火溫度到室溫的降溫速度為10-80℃/小時。進(jìn)一步的，所述的制備輕量化夾層具體包括如下步驟：將預(yù)設(shè)形狀通過軟件畫圖的方式輸入數(shù)控設(shè)備中，將整體石英玻璃固定在數(shù)控加工設(shè)備上，對整體石英玻璃按照預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行切削和銑磨，最終獲得所述的輕量化夾層。進(jìn)一步的，所述的制備第一玻璃板和第二玻璃板具體包括如下步驟：將石英玻璃板狀材料固定在銑磨或平磨設(shè)備上，用金剛石類砂輪對石英玻璃板進(jìn)行層狀切削，制得所述的第一玻璃板和第二玻璃板。進(jìn)一步的，所述的反射鏡的口徑為200-1500mm，反射鏡的徑厚比為小于10:1。進(jìn)一步的，所述的第一玻璃板的反射面為平面、球面或非球面。進(jìn)一步的，所述的第二玻璃板的反射面形狀為平面、球面或非球面。進(jìn)一步的，所述的第一玻璃板與所述的輕量化結(jié)構(gòu)層的貼合度為1μm-1mm；所述的第二玻璃板與所述的輕量化結(jié)構(gòu)層的貼合度為1μm-1mm；所述的熔接物的厚度為1μm-1mm。進(jìn)一步的，所述的減重孔相互連通且與外界連通。另一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種反射鏡，所述的反射鏡由上述制備方法制備而得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的封接過程采用了特殊的降溫制度，從而保證了制備出的反射鏡的牢固度，從而有效防止了反射鏡的變形，延長反射鏡的使用壽命，反射鏡能夠加工到PV小于0.1λ(λ＝632.8nm)。本專利技術(shù)采用輕量化夾層結(jié)構(gòu)，在保證徑厚比可以滿足反射鏡的要求的條件下，大大降低了反射鏡的重量，從而有效降低了由于反射鏡自身重量造成的形變，延長了反射鏡的壽命，支撐架圍成的槽相互連通且與外界連通，其可以保證在外界環(huán)境變化時，不會因?yàn)椴劾锏臍怏w和反射鏡的膨脹不一致，而造成反射鏡變形的現(xiàn)象。本專利技術(shù)采用具有高強(qiáng)度、低密度、熱穩(wěn)定性好的普通石英玻璃或低膨脹石英玻璃作為基材制備輕量化反射鏡具有可加工性能好、熱變形小、自重變形小、耐輻照等優(yōu)勢。本專利技術(shù)中采用了兩層玻璃板中間夾有輕量化夾層的結(jié)構(gòu)，雙層玻璃板配合輕量化夾層來實(shí)現(xiàn)反射鏡的穩(wěn)定，延長使用壽命；封接法固定具有強(qiáng)度高、應(yīng)力小、結(jié)合牢固、輕量化率高等優(yōu)勢。附圖說明圖1是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中減重孔為三角形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中減重孔為正方形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中減重孔為六邊形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中減重孔為圓形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本專利技術(shù)反射鏡實(shí)施例中減重孔為扇形的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更加清楚的了解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合較佳實(shí)施例對本專利技術(shù)的方案做進(jìn)一步闡述，應(yīng)當(dāng)理解，較佳實(shí)施例只是為了方便對本專利技術(shù)方案的理解，而不作為本專利技術(shù)方案的限定。如圖1，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例中反射鏡包第一玻璃板1，第二玻璃板2和輕量化夾層3和熔接物4，第一玻璃板1與輕量化夾層3通過熔接物4封接，第二玻璃板2與輕量化夾層3通過熔接物4封接；其中，輕量化夾層為帶有減重孔的玻璃板。本實(shí)施例中第一玻璃板1、第二玻璃板2和輕量化夾層3的材質(zhì)可以為石英玻璃、低膨脹石英玻璃、K9玻璃、微晶玻璃；本專利技術(shù)實(shí)施例對第一玻璃板1、第二玻璃板2和輕量化夾層3的材質(zhì)不做限定，優(yōu)選為膨脹系數(shù)為5×10-7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10-7/℃的石英玻璃；這里要說明的是：膨脹系數(shù)為5×10-7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10-7/℃的石英玻璃具有高強(qiáng)度、低密度、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可以大大增強(qiáng)反射鏡的穩(wěn)定性，有效防止其變形，延長反射鏡的使用壽命。這里要說明的是：用熔接物4采用封接技術(shù)將第一玻璃板1、第二玻璃板2和輕量化夾層3進(jìn)行封接，可以使反射鏡具有強(qiáng)度高、應(yīng)力小、結(jié)合牢固的優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)實(shí)施例對減重孔的形狀不做具體限定，圖2-6分別為減重孔為三角形、正方形、六邊形、圓形和扇形的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖2-6可以知道，輕量化結(jié)構(gòu)層3上的減重孔表面可以為三角形、正方形、五邊形、六邊形、扇形和圓形等等，這里要說明的是：在保證反射鏡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下盡量增加減重孔所占的空間，可以有效減少反射鏡的重量，更好的實(shí)現(xiàn)輕量化的效果，防止自重造成的反射鏡變形，延長反射鏡的使用壽命。熔接物可以為玻璃類材料；本專利技術(shù)實(shí)施例對熔接物的種類不做限定，其中優(yōu)選的為含鋁、硅類片狀或粉狀材料，其膨脹系數(shù)≤5×10-7/℃，具體的為B-Al-Si或Ca-Al-Si系統(tǒng)的玻璃類材料。在具體實(shí)施時，本專利技術(shù)的第一玻璃板和第二玻璃板厚度可以設(shè)置為2mm-30mm，二者均可以作為反射面，支撐架厚度為作為反射面的玻璃板厚度的2-10倍。這里要說明的是：反射板過薄則會造成反射鏡變形，而反射板過厚則會造成反射鏡的重量過大從而會使反射鏡減重效果差。在具體實(shí)施時，所述的帶有反射面的玻璃板的反射面的形狀可以為平面、球面或非球面。這里要說明的是：平面反射鏡用于改變平行光的傳播角度，球面反射鏡用于光的聚焦或發(fā)散；非球面反射鏡用于使光線滿足特殊的光學(xué)效果。在具體實(shí)施時，為了保證第一玻璃板1、第二玻璃板2和輕量化夾層3的封接牢固，所述的第一玻璃板1和輕量化夾層3，第二玻璃板2和輕量化夾層3的封接面的表面貼合度為1μm-1mm；在具體實(shí)施時，為了保證輕量化結(jié)構(gòu)層1與第二玻璃板2的熔接牢固，貼合度小于1μm，難以加工成形；貼合度大于1mm，則熔封效果差，熔封后的牢固度降低。減重本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種反射鏡的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：備料：選取膨脹系數(shù)為5×10?7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10?7/℃的石英玻璃作為坯料；制備第一玻璃板、第二玻璃板和輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到預(yù)設(shè)形狀的第一玻璃板和第二玻璃板；制備輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到帶有預(yù)設(shè)形狀減重孔的玻璃板，所述的預(yù)設(shè)形狀為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、扇形或圓形；制備反射鏡毛坯：將熔接物涂覆在所述的第一玻璃板和第二玻璃板的封接面上，所述的熔接物為含鋁、硅類片狀或粉狀材料，其膨脹系數(shù)≤1.5×10?7/℃，所述的熔接物的熔化溫度低于所述的第一玻璃板、輕量化夾層和第二玻璃板的軟化溫度；然后將涂覆有熔接物的第一玻璃板、輕量化夾層和涂覆有熔接物的第二玻璃板依次疊放，進(jìn)行封接得到所述的反射鏡毛坯；將所述的反射鏡毛坯進(jìn)行整形、磨砂和拋光處理后得到所述的反射鏡。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種反射鏡的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：備料：選取膨脹系數(shù)為5×10-7/℃或膨脹系數(shù)≤1×10-7/℃的石英玻璃作為坯料；制備第一玻璃板、第二玻璃板和輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到預(yù)設(shè)形狀的第一玻璃板和第二玻璃板；制備輕量化夾層：將所述的坯料經(jīng)冷加工得到帶有預(yù)設(shè)形狀減重孔的玻璃板，所述的預(yù)設(shè)形狀為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、扇形或圓形；制備反射鏡毛坯：將熔接物涂覆在所述的第一玻璃板和第二玻璃板的封接面上，所述的熔接物為含鋁、硅類片狀或粉狀材料，其膨脹系數(shù)≤1.5×10-7/℃，所述的熔接物的熔化溫度低于所述的第一玻璃板、輕量化夾層和第二玻璃板的軟化溫度；然后將涂覆有熔接物的第一玻璃板、輕量化夾層和涂覆有熔接物的第二玻璃板依次疊放，進(jìn)行封接得到所述的反射鏡毛坯；將所述的反射鏡毛坯進(jìn)行整形、磨砂和拋光處理后得到所述的反射鏡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射鏡的制備方法，其特征在于，所述的封接具體包括如下步驟：在500-1600℃條件下將所述的熔接物熔化，然后進(jìn)行降溫，在降至退火溫度前降溫速度大于100℃/小時，所述的退火溫度為300-900℃，退火溫度下保溫30-100min，然后降溫至室溫，從所述的退火溫度到室溫的降溫速度為10-80℃/小時。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射鏡的制備方法，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邵竹鋒，向在奎，饒傳東，王慧，聶蘭艦，王佳佳，隋梅，王玉芬，
申請(專利權(quán))人：中國建筑材料科學(xué)研究總院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11