УСТРОЙСТВО ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

Область техники
Полезная модель относится к области лазерной техники, в частности к котировочным устройствам резонатора лазера и может быть использована в лазерной технике и в оптическом приборостроении.
Уровень техники
Известно устройство юстировки глухого и выходного зеркал в лазере, в конструкции которого предусмотрена возможность микрометрической подачи зеркал [1].
Известно также устройство юстировки оптического элемента, в котором оправа с закрепленным оптическим элементом с помощью сильфона соединена с фланцем, и может перемещаться относительно фланца. В качестве промежуточных элементов между фланцем и оправой предусмотрены находящиеся две вращающиеся кольцевые шайбы, зажатые упругостью сильфона и соприкасающиеся наклонными поверхностями. Юстировка обеспечивается за счет поворота кольцевых шайб [2].
Известным устройствам юстировки оптических элементов [1-2] присущ ряд недостатков - недостаточная устойчивость к вибрациям и к работе в условиях значительных перепадов температуры. Последнее устройство [2], как наиболее близкое по технической сущности, выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является создание устройства юстировки оптического элемента, имеющего возможность плавной и точной настройки с высокой чувствительностью в малых угловых диапазонах и обладающего стойкостью к воздействию вибраций и значительных перепадов температур.
Технический результат достигается тем, что коаксиально оси оптического элемента, на корпусе установлены кольцевые шайбы. У каждой шайбы одна из плоских граней клинообразно скошена под одинаковым углом. Шайбы установлены так, что они соприкасаются клинообразными поверхностями и зажаты предварительной затяжкой гайки между корпусом и гайкой, при этом шайбы могут поворачиваться вокруг оптической оси оптического элемента. Юстировка осуществляется за счет поворота кольцевых шайб.
Новым в устройстве является то, что, в средней части корпуса выполнены прорези, за счет которых та часть корпуса, где закреплен оптический элемент, может перемещаться относительно противоположного жестко закрепленного конца корпуса за счет упругих деформаций тонких элементов. Новым является и то, что корпус с закрепленным в нем оптическим элементом выполняет функции как оправы, так и фланца, и является неразъемным элементом.
На фиг.1 показано продольное сечение заявляемого устройства, а на фиг.2 - его внешний вид, где: 1 - корпус; Б - цилиндрический участок корпуса; В - конусный участок корпуса; Г и Д - взаимно перпендикулярные тонкие элементы (перемычки), образованные двумя парами пазов, выполненными параллельно друг другу, и перпендикулярных оптической оси; 2 - оптический элемент; 3 - гайка; 4 и 5 - кольцевые шайбы, каждая из которых выполнена с одной скошенной торцевой стороной; φ - угол скоса поверхности шайбы; Е - резьбовые отверстия на наружных поверхностях шайб, 6 - спица (2 шт).
Рассмотрим конструкцию предлагаемого устройства юстировки оптического элемента. Юстируемый оптический элемент 2 установлен и закреплен в корпусе 1 известным в оптике способом. В средней части корпуса имеются прорези, придающие корпусу упругость за счет деформаций тонких перемычек Г и Д. Таким образом оптический элемент 2, закрепленный в одной части корпуса, может перемещаться относительно противоположного жестко закрепленного конца корпуса. Опорная поверхность корпуса 1 для установки кольцевых шайб 4 и 5 состоит из цилиндрического Б и конусного В участков, причем длина цилиндрического участка Б не превышает наименьшую ширину кольцевой шайбы 4, а угол наклона конусного участка В несколько превышает удвоенное значение угла скоса одной кольцевой шайбы. У каждой шайбы одна из плоских граней клинообразно скошена под одинаковым углом φ. На корпус коаксиально оси оптического элемента 2 установлены кольцевые шайбы 4 и 5. В начальный момент кольцевые шайбы 4 и 5 расположены так, что они соприкасаются клинообразными поверхностями и их наружные торцевые стороны параллельны друг другу, для чего по рискам совмещаются наибольшая ширина одного кольца с наименьшей шириной другого кольца. Гайка 3 имеет сферическую поверхность в зоне контакта с кольцевой шайбой 5 для того, чтобы при любом угловом положении кольцевых шайб добиться соприкосновения поверхностей без зазора. Гайкой 3 прижимают без зазора кольцевые шайбы 4 и 5 к корпусу 1 с определенным усилием и затягивают, обеспечивая предварительное натяжение благодаря упругости корпуса 1 в средней его части, где выполнены прорези. Спицы 6 вворачивают в резьбовые отверстия Е на наружных поверхностях кольцевых шайб 4 и 5.
С помощью спиц 6 каждую из шайб 4 и/или 5 поворачивают вокруг оптической оси. При этом возникшее усилие передается через гайку 3 и вызывает деформацию и угловое перемещение корпуса 1 с установленным в нем оптическим элементом 2, обеспечивая плавную и точную юстировку с высокой степенью чувствительности в очень малых угловых диапазонах.
Угловые перемещения оптического элемента 2 обеспечиваются за счет упругой деформации взаимно перпендикулярных тонких элементов (перемычек) Г и Д, образованных двумя парами пазов, выполненных параллельно друг другу, и перпендикулярных оптической оси. Диапазон и точность регулировки угла поворота оптического элемента зависит от угла скоса φ кольцевых шайб и может изменяться при установке новой пары кольцевых шайб с другим углом скоса. Юстировка оптического элемента остается стабильной в процессе воздействия термических и механических воздействий. При необходимости после проведения юстировки в отверстия Е в шайбах 4 и 5 может быть закачан клей для фиксации кольцевых шайб.
На предприятии проведено расчетно-теоретическое обоснование работоспособности предложенного устройства, согласно которому данное устройство позволит обеспечить стойкость к воздействию вибраций и значительных перепадов температур.
Заявляемая полезная модель найдет применение в области лазерной техники и в оптическом приборостроении
Источники известности, принятые во внимание:
1. Пат. 4672626 США, МПК Н01S 3/08. Опубл. 09.06.87;
4
2. Пат. DE 3718467 A1, МКИ G02В 7/00. Опубл. 15.12.88.