光学棱镜以及光学透镜的胶合

                                                                                 胶合的目的

 

1.改善光学系统象质;

2.减少光能损失，增加成象清晰度

3.简化光学零件的加工

4、保护刻划面

胶合的技术要求
一是保证中心误差或角度误差，对于透镜，保证透镜的中心误差。对于棱镜或平面镜，保证棱镜的光学平行差。
二是保证胶合表面实现“零疵病”的胶合，即保证胶合的抛光表面不因为胶合而降低对表面疵病的要求，同时不因为胶合而影响非胶合面的面形

一、光学胶合概述

光学元件的结合方法
机械法一机械法是采用机械零件(如隔圈、压圈等)将若干个光学零件结合起来，构成一个复杂的光学部件的
胶合法一胶合法是利用光学级的透明胶，将若干个光学零件胶合成复杂的光学部件。
光胶法一而光胶法是依靠零件抛光表面之间分子的吸引力，将若干个光学零件结合成复杂的光学部件。

胶合的原理

机械结合、物理吸附、静电引力、互相扩散、化学键。

胶合的主要技术要求

1）保证胶合透镜的中心误差保证胶合棱镜的平行差;

2）排除胶合层内的气泡
3）胶层牢固;
4）保证胶合件的面形精度。

二、透镜胶合定心

1）透射像焦点定中心

2）球心反射像定中心

3）激光干涉法定心

4）胶合透镜自动定心

 透射像焦点定中心

透射像定心是通过观察透镜的透射像与几何轴的偏离来定心的。将透镜胶在接头上，接头的端面严格垂直于机床主轴，定心时，转动透镜，通过透镜透射过来的十字分划像来确立中心。此方法有个最大的不足，就是当透射像方焦点对基准轴的偏离量为零，而光轴与基准轴扔有交角市，透镜实际存在的偏心差无法反映出来。

球心反射像定中心

 将透镜粘结在接头上，首先找出透镜的校正点，对于非粘结面，其校正点就是它的曲率中心，粘结面的校正文章可用近轴球面折射公式计算。然后根据校正点到透镜非粘接面得距离，选择合适的物镜。物镜与透镜非粘结面的距离x不小于10mm,以便于操作。在确定了球心自准反射定心仪在磨边机的位置后，观察透镜光学表面曲率中心，转动接头至球心像不动或跳动在允许范围内，即完成定心。此方法具有较高的定心精度，主要用于直径小、曲率半径小的透镜定心。

激光干涉法定心

 激光定心法由三部分组成：可调焦的激光器、二维的位置传感器、电子处理和显示部分。透镜夹在两个空心夹具中，激光可以通过，转动透镜可以从光点在感光片上的移动来确定中心，激光定心仪广泛用于机械定心磨边机上，适合定心角小于16度得透镜定心。此方法操作简单，速度快，定心精度高，可以达到10秒的定心。

胶合透镜自动定心

将胶合中的负透镜的凸面或平面放在工作台面上，正透镜放在负透镜上，依靠零件的自重，使透镜的重心与其光轴自动重合。

三、胶合工艺

1.胶合材料

1）胶合后对胶层的要求:

光学性能强度耐寒性 -40~-70C

耐热性40~70C

2）对胶合材料的要求
光学性能:与光学材料接近机械性能:膨胀系数、弹性模量、固化时体积收缩小
热学性能:-70~70C热稳定性好化学性能:稳定无毒
其他:制备简单、拆胶容易

2.胶合材料的种类

天然脂光学胶:
热塑性、浅黄色玻璃状固体;不结晶、光学一致性好;有一定粘结力、不腐蚀玻璃;固化迅速、易拆胶;应力可消除
缺点:膨胀系数大，使用温度范围不大。

合成树脂光学胶

光学环氧树脂胶：固化收缩小；粘接力大；机械强度高；耐高低温性能好；化学稳定性好；缺点是固化时间不易掌握；拆胶困难；所用固化剂，稀释剂有毒。 甲醇胶：光谱透过率、机械强度、耐寒性、耐热性好。缺点固化收缩大。

光敏胶

特点：透明度好；机械强度高，并有较好的柔韧性和弹性；膨胀系数小；耐高低温性能好；化学稳定性好；固化迅速，收缩率小；粘度和固化时间可以调节，使用方便；无色无味，毒性小。 缺点：拆胶困难。

名称	型号	主要技术性能指标	备注
光学粘剂	环氧树脂胶	双组分，浅黄色流体，常温固化，高低温度范围：-60℃~70℃	光学零件胶合
	甲醇胶(冷胶)	单组分，无色透明，低黏度。高低温度范围：-60℃ ~ 60℃	大、中、小光学零件胶合
	热胶(冷杉树脂胶，加拿大树脂胶)	单组分，淡黄色固体，高低温度范围：-40℃ ~ 50℃
光学光敏胶	GGJ-1	近无色透明，单组分，紫外线固化，低黏度流体	大尺寸光学零件胶合
	GGJ-2	近无色透明，单组分，紫外线固化，半固态体。高低温度范围：-45℃ ~ 60℃	中小尺寸光学零件胶合
	GBN-501	双组分，近无色至淡黄色流体，紫外线固化，低黏度流体。高低温度范围：-60℃ ~ 70℃	一般光学零件胶合

胶合检验

1.胶层的颜色

2、胶合件疵病

胶合件的脱胶及产生原因

橡树叶状或柏树叶状脱胶

光带状脱胶

点状或气泡状脱胶

倒边处脱胶

脱胶产生的原因

胶合零件的清洁 胶层内有气泡

胶层粘度和厚度控制不当

定中心时使胶层粘度降低

初聚合温度过高

固化温度过高、时间过长

有机溶剂浸入胶层

长期存放在潮湿空气中

胶层失效
3.拆胶

高温拆胶

直接法：天然树脂胶80~120℃；光敏胶120℃。

间接法：对于环氧树脂胶合件，在蓖麻油中加热到290℃；对于光敏胶合件于80%H2SO4中加热到180℃。

低温拆胶

（冷冻法） 液态氧低温箱降温到-120~-150℃

常温法
捶击拆胶

4.光胶的工艺

一、光胶机理

二、光胶工艺

准备

擦拭

定中心

光胶

退火

各种因素对光胶的影响

温度

零件内部形成温度梯度的变形

周围介质温度变化时产生的变形

光胶件本身温度变化时的变形

表面清洁度

5.光胶常见问题及克服方法

疵病名称	产生原因	解决方法
光胶层有白斑	1、光胶层有局部空气没有排干净； 2、光胶面局部光圈低，留有空气层； 3、光胶面有破点，粗纹路，开口气泡，脏点等。	1、用棉球蘸乙醚，从边缘擦拭胶合件致使零件脱胶到疵病处； 2、再重新加压，挤出空气，重新胶合； 3、重新修磨光胶面。
光胶面脏	1、光胶面没有清洁干净； 2、光胶面已腐蚀、生霉。	1、重新清洁光胶面； 2、重新修磨光胶面。
脱胶	1、光胶面光圈太高或太低； 2、空气没有被排净。	1、重新修磨光圈； 2、光胶后仔细检查胶面。
光胶面光洁度不好	1、室内空气不清洁； 2、反复移动，光洁度被破坏。	1、保持光胶间的卫生； 2、减少光胶次数，避免多次移动
非胶合面光圈变形	1、光胶零件大而薄； 2、光胶面光圈太低，光胶时用力过大。	对大而薄的零件，光胶面光圈必须严格控制。