光學棱鏡以及光學透鏡的膠合

                                                                                 膠合的目的

 

1.改善光學系統(tǒng)象質(zhì);

2.減少光能損失，增加成象清晰度

3.簡化光學零件的加工

4、保護刻劃面

膠合的技術要求
一是保證中心誤差或角度誤差，對于透鏡，保證透鏡的中心誤差。對于棱鏡或平面鏡，保證棱鏡的光學平行差。
二是保證膠合表面實現(xiàn)“零疵病”的膠合，即保證膠合的拋光表面不因為膠合而降低對表面疵病的要求，同時不因為膠合而影響非膠合面的面形

一、光學膠合概述

光學元件的結合方法
機械法一機械法是采用機械零件(如隔圈、壓圈等)將若干個光學零件結合起來，構成一個復雜的光學部件的
膠合法一膠合法是利用光學級的透明膠，將若干個光學零件膠合成復雜的光學部件。
光膠法一而光膠法是依靠零件拋光表面之間分子的吸引力，將若干個光學零件結合成復雜的光學部件。

膠合的原理

機械結合、物理吸附、靜電引力、互相擴散、化學鍵。

膠合的主要技術要求

1）保證膠合透鏡的中心誤差保證膠合棱鏡的平行差;

2）排除膠合層內(nèi)的氣泡
3）膠層牢固;
4）保證膠合件的面形精度。

二、透鏡膠合定心

1）透射像焦點定中心

2）球心反射像定中心

3）激光干涉法定心

4）膠合透鏡自動定心

 透射像焦點定中心

透射像定心是通過觀察透鏡的透射像與幾何軸的偏離來定心的。將透鏡膠在接頭上，接頭的端面嚴格垂直于機床主軸，定心時，轉動透鏡，通過透鏡透射過來的十字分劃像來確立中心。此方法有個最大的不足，就是當透射像方焦點對基準軸的偏離量為零，而光軸與基準軸扔有交角市，透鏡實際存在的偏心差無法反映出來。

球心反射像定中心

 將透鏡粘結在接頭上，首先找出透鏡的校正點，對于非粘結面，其校正點就是它的曲率中心，粘結面的校正文章可用近軸球面折射公式計算。然后根據(jù)校正點到透鏡非粘接面得距離，選擇合適的物鏡。物鏡與透鏡非粘結面的距離x不小于10mm,以便于操作。在確定了球心自準反射定心儀在磨邊機的位置后，觀察透鏡光學表面曲率中心，轉動接頭至球心像不動或跳動在允許范圍內(nèi)，即完成定心。此方法具有較高的定心精度，主要用于直徑小、曲率半徑小的透鏡定心。

激光干涉法定心

 激光定心法由三部分組成：可調(diào)焦的激光器、二維的位置傳感器、電子處理和顯示部分。透鏡夾在兩個空心夾具中，激光可以通過，轉動透鏡可以從光點在感光片上的移動來確定中心，激光定心儀廣泛用于機械定心磨邊機上，適合定心角小于16度得透鏡定心。此方法操作簡單，速度快，定心精度高，可以達到10秒的定心。

膠合透鏡自動定心

將膠合中的負透鏡的凸面或平面放在工作臺面上，正透鏡放在負透鏡上，依靠零件的自重，使透鏡的重心與其光軸自動重合。

三、膠合工藝

1.膠合材料

1）膠合后對膠層的要求:

光學性能強度耐寒性 -40~-70C

耐熱性40~70C

2）對膠合材料的要求
光學性能:與光學材料接近機械性能:膨脹系數(shù)、彈性模量、固化時體積收縮小
熱學性能:-70~70C熱穩(wěn)定性好化學性能:穩(wěn)定無毒
其他:制備簡單、拆膠容易

2.膠合材料的種類

天然脂光學膠:
熱塑性、淺黃色玻璃狀固體;不結晶、光學一致性好;有一定粘結力、不腐蝕玻璃;固化迅速、易拆膠;應力可消除
缺點:膨脹系數(shù)大，使用溫度范圍不大。

合成樹脂光學膠

光學環(huán)氧樹脂膠：固化收縮??；粘接力大；機械強度高；耐高低溫性能好；化學穩(wěn)定性好；缺點是固化時間不易掌握；拆膠困難；所用固化劑，稀釋劑有毒。 甲醇膠：光譜透過率、機械強度、耐寒性、耐熱性好。缺點固化收縮大。

光敏膠

特點：透明度好；機械強度高，并有較好的柔韌性和彈性；膨脹系數(shù)??；耐高低溫性能好；化學穩(wěn)定性好；固化迅速，收縮率??；粘度和固化時間可以調(diào)節(jié)，使用方便；無色無味，毒性小。 缺點：拆膠困難。

名稱	型號	主要技術性能指標	備注
光學粘劑	環(huán)氧樹脂膠	雙組分，淺黃色流體，常溫固化，高低溫度范圍：-60℃~70℃	光學零件膠合
	甲醇膠(冷膠)	單組分，無色透明，低黏度。高低溫度范圍：-60℃ ~ 60℃	大、中、小光學零件膠合
	熱膠(冷杉樹脂膠，加拿大樹脂膠)	單組分，淡黃色固體，高低溫度范圍：-40℃ ~ 50℃
光學光敏膠	GGJ-1	近無色透明，單組分，紫外線固化，低黏度流體	大尺寸光學零件膠合
	GGJ-2	近無色透明，單組分，紫外線固化，半固態(tài)體。高低溫度范圍：-45℃ ~ 60℃	中小尺寸光學零件膠合
	GBN-501	雙組分，近無色至淡黃色流體，紫外線固化，低黏度流體。高低溫度范圍：-60℃ ~ 70℃	一般光學零件膠合

膠合檢驗

1.膠層的顏色

2、膠合件疵病

膠合件的脫膠及產(chǎn)生原因

橡樹葉狀或柏樹葉狀脫膠

光帶狀脫膠

點狀或氣泡狀脫膠

倒邊處脫膠

脫膠產(chǎn)生的原因

膠合零件的清潔 膠層內(nèi)有氣泡

膠層粘度和厚度控制不當

定中心時使膠層粘度降低

初聚合溫度過高

固化溫度過高、時間過長

有機溶劑浸入膠層

長期存放在潮濕空氣中

膠層失效
3.拆膠

高溫拆膠

直接法：天然樹脂膠80~120℃；光敏膠120℃。

間接法：對于環(huán)氧樹脂膠合件，在蓖麻油中加熱到290℃；對于光敏膠合件于80%H2SO4中加熱到180℃。

低溫拆膠

（冷凍法） 液態(tài)氧低溫箱降溫到-120~-150℃

常溫法
捶擊拆膠

4.光膠的工藝

一、光膠機理

二、光膠工藝

準備

擦拭

定中心

光膠

退火

各種因素對光膠的影響

溫度

零件內(nèi)部形成溫度梯度的變形

周圍介質(zhì)溫度變化時產(chǎn)生的變形

光膠件本身溫度變化時的變形

表面清潔度

5.光膠常見問題及克服方法

疵病名稱	產(chǎn)生原因	解決方法
光膠層有白斑	1、光膠層有局部空氣沒有排干凈； 2、光膠面局部光圈低，留有空氣層； 3、光膠面有破點，粗紋路，開口氣泡，臟點等。	1、用棉球蘸乙醚，從邊緣擦拭膠合件致使零件脫膠到疵病處； 2、再重新加壓，擠出空氣，重新膠合； 3、重新修磨光膠面。
光膠面臟	1、光膠面沒有清潔干凈； 2、光膠面已腐蝕、生霉。	1、重新清潔光膠面； 2、重新修磨光膠面。
脫膠	1、光膠面光圈太高或太低； 2、空氣沒有被排凈。	1、重新修磨光圈； 2、光膠后仔細檢查膠面。
光膠面光潔度不好	1、室內(nèi)空氣不清潔； 2、反復移動，光潔度被破壞。	1、保持光膠間的衛(wèi)生； 2、減少光膠次數(shù)，避免多次移動
非膠合面光圈變形	1、光膠零件大而??； 2、光膠面光圈太低，光膠時用力過大。	對大而薄的零件，光膠面光圈必須嚴格控制。