專利名稱：一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件，尤其涉及一種紫外導(dǎo)航敏 感器雙譜段光纖面板組件制作方法。
背景技術(shù)：
近地軌道大視場三軸姿態(tài)敏感器，是一種以地球和恒星作為姿態(tài)測量的參考天體 具有較高精度的光學(xué)敏感器。紫外導(dǎo)航敏感器主要目標(biāo)是用于地球中低軌道航天器的軌道 確定與姿態(tài)測量，若需探測其它不同天體時(shí)，可以將探測光譜相應(yīng)改變成其天體對應(yīng)的光 譜即可，因此可廣泛應(yīng)用近地空間、地月空間以及行星際探測(行星、小行星、彗星)的自主 導(dǎo)航。紫外導(dǎo)航敏感器的觀測范圍由一個(gè)圓錐形中心視場和一個(gè)環(huán)形視場兩部分組成，按 照設(shè)計(jì)要求環(huán)形視場將地球邊緣的像分為八瓣組合圖像，經(jīng)圖像處理和計(jì)算后輸出地心矢 量與軌道高度，中心視場對恒星成像，處理后輸出三軸慣性姿態(tài)。由本單位申請的申請?zhí)枮?00810057341. 7的“一種紫外導(dǎo)航敏感器的光學(xué)系統(tǒng)” 公開了紫外導(dǎo)航敏感器光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖1所示，紫外導(dǎo)航敏感器光學(xué)系統(tǒng)包括八面 錐反射鏡、平面反射鏡、球透鏡+ 二元衍射元件組成的物鏡系統(tǒng)以及由光纖面板組件與(XD 器件耦合組成的探測器組件。該光學(xué)系統(tǒng)的中心視場為30°用于敏感恒星，130° 143° 環(huán)形視場用于敏感地球邊緣。成像過程是在環(huán)形視場內(nèi)地球邊緣的紫外輻射首先經(jīng)八棱錐 反射鏡反射到平面反射鏡，由平面反射鏡將其輻射反射后進(jìn)入物鏡系統(tǒng)，然后物鏡系統(tǒng)將 地球邊緣成像到探測器組件上，中心視場內(nèi)的恒星直接通過球透鏡成像到探測器組件上。 兩個(gè)不同目標(biāo)分別成像在各自的彎曲的光纖面板組件上，通過光纖束傳輸?shù)紺CD敏感面 上。由于球透鏡成像是有一定曲率的彎曲像，通過一個(gè)光纖面板組件將彎曲的像面轉(zhuǎn)換為 平面像，該平面與CCD敏感面重合，這樣就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)敏感恒星和地球邊緣的像。該專利中 公開了光纖面板組件的組成結(jié)構(gòu)，但對如何制作并未交待。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜 段光纖面板組件制作方法，制作簡單、易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法， 包括以下步驟(1)將光纖面板經(jīng)粗加工后形成具有相同曲率半徑的中心視場光纖面板和環(huán)形視 場光纖面板，對粗加工后的中心視場光纖面板和環(huán)形視場光纖面板的曲率半徑表面進(jìn)行磨 削與拋光處理，在經(jīng)過上述處理的中心視場光纖面板的曲率半徑表面鍍四層可見光譜增透 膜，在經(jīng)過上述處理的環(huán)形視場光纖面板的曲率半徑表面鍍四層紫外光譜增透膜；(2)先將鍍完增透膜的環(huán)形視場光纖面板豎立并固定，然后將鍍完增透膜的中心 視場光纖面板的配合面涂硅橡膠后插入環(huán)形視場光纖面板的中心孔中，采用與環(huán)形視場光 纖面板具有相同曲率半徑的半球?qū)⒅行囊晥龉饫w面板推至與環(huán)形視場光纖面板的曲率半徑表面重合，最后用測量儀將中心視場光纖面板的曲率半徑表明推至較環(huán)形視場光纖面板 的曲率半徑表面低0. 18mm士0. 01mm ；(3)將經(jīng)過步驟組合的中心視場光纖面板與環(huán)形視場光纖面板進(jìn)行24小時(shí)室溫 固化，采用測量儀檢驗(yàn)中心視場光纖面板的曲率半徑表面是否較環(huán)形視場光纖面板的曲率 半徑表面低0. 18mm士0. 01mm，滿足要求后，對中心視場光纖面板與環(huán)形視場光纖面板的出 射面進(jìn)行研磨使二者的出射面保持在一個(gè)平面上。所述的四層可見光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦和
氧化鎂。所述的四層紫外光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化硅、氧化鉭和
氧化鎂。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過粗加工、磨削與拋光處理后得到相同 曲率半徑的兩個(gè)光纖面板組件，然后依據(jù)應(yīng)用范圍分別在兩個(gè)不同波段的光纖面板組件的 曲率半徑平面上鍍不同增透膜，并采用硅橡膠組合成光纖面板組件，最后經(jīng)過24小時(shí)固化 后形成可以在一個(gè)CCD器件上同時(shí)接收兩個(gè)不同波成像的光纖面板組件，本發(fā)明的制作方 法簡單、易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為紫外導(dǎo)航敏感器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明光纖面板組件的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為可見光和紫外光經(jīng)過光纖面板組件在(XD器件上的成像效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖2所示，中心視場光纖面板1為恒星成像面，環(huán)形視場光纖面板2為紫外地球 成像面，兩像面具有相同的曲率半徑R= 13. 002mm，兩像面間具有0. 18mm士0. 01mm的間隔， 材料均為光纖面板，光纖面板分辨率均為0. 005微米。上述雙譜段光纖面板組件的制作方法為(1)為了保證兩個(gè)光纖面板像面間隔的組合精度，分別截取留有一定精加工余量 的光纖面板經(jīng)粗加工后形成具有相同曲率半徑的中心視場光纖面板1和環(huán)形視場光纖面 板2，再對粗加工后的中心視場光纖面板1和環(huán)形視場光纖面板2的曲率半徑表面進(jìn)行磨削 與拋光處理，為了提高各波段在光纖面板上的透過率，然后在經(jīng)過上述處理的中心視場光 纖面板1的曲率半徑表面3鍍四層可見光譜增透膜，在環(huán)形視場光纖面板2的曲率半徑表 面4鍍四層紫外光譜增透膜；四層可見光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化 硅、氧化鈦和氧化鎂；四層紫外光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化硅、氧化 鉭和氧化鎂。(2)將環(huán)形視場光纖面板2豎立并固定，將中心視場光纖面板1與環(huán)形視場光纖面 板2的配合面涂上硅橡膠并插入環(huán)形視場光纖面板2的中心孔5中，采用與環(huán)形視場光纖 面板2具有相同曲率半徑的半球?qū)⒅行囊晥龉饫w面板1的曲率半徑表面3推至與環(huán)形視場 光纖面板2的曲率半徑表面4重合，然后用測量儀將中心視場光纖面板1推至較環(huán)形視場光纖面板2的曲率半徑表面低0. 18mm士 0. 01mm ；(3)將步驟(2)組合的中心視場光纖面板1與環(huán)形視場光纖面板2進(jìn)行24小時(shí)室 溫固化，采用測量儀檢驗(yàn)中心視場光纖面板(1)的曲率半徑表面3是否較環(huán)形視場光纖面 板2的曲率半徑表面4低0. 18mm士0. 01mm,當(dāng)滿足要求后，對中心視場光纖面板1與環(huán)形視 場光纖面板2的出射面6進(jìn)行研磨使二者的出射面6保持在一個(gè)平面上。經(jīng)過以上工序制成的光纖面板組件具有以下技術(shù)指標(biāo)像面曲率半徑12. 980mm ；可見波段像高3.02mm ；光譜范圍0. 500 u m_0. 800 u m ；紫外波段像高2.96-6. 65mm ；光譜范圍0. 350 u m_0. 360 u m ；中心視場士 15° (可見波段)；環(huán)形視場士 15° -35° (紫外波段)。經(jīng)過上述工序后，光纖面板組件即可以與(XD器件耦合進(jìn)行組合。加工好的光纖 面板組件與CCD器件耦合時(shí)，為了保證光纖面板像面均勻覆蓋并不損壞CCD敏感面，需要加 工特殊的裝卡具，耦合時(shí)要求至少在10萬級潔凈的工作間并且具有防靜電措施的條件下 進(jìn)行，首先在顯微鏡下清潔耦合表面，膠結(jié)用膠型號為KH-SP-KTV，在確保兩個(gè)潔凈的耦合 表面涂膠，輕輕對磨驅(qū)除配合面內(nèi)的氣泡后固定并在光纖面板上加一個(gè)300克的重物，固 定時(shí)間為室溫24小時(shí)。固化后檢驗(yàn)表面質(zhì)量無問題即可與相關(guān)配件裝配進(jìn)行成像檢驗(yàn)。成 像質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為看兩個(gè)不同波段的像是否都清晰，若成像均清晰則認(rèn)為設(shè)計(jì)與加工及組 合裝配工藝是成功的，滿足設(shè)計(jì)要求。成像質(zhì)量見上圖4，中間圖像為可見光經(jīng)過本發(fā)明的 制作的光纖面板組件在CCD器件上的成像，周圍3/4環(huán)形的圖像為紫外光經(jīng)過本發(fā)明的制 作的光纖面板組件在(XD器件上的成像。CCD耦合組件成像質(zhì)量檢驗(yàn)，首先將紫外導(dǎo)航敏感器加電，其它準(zhǔn)備有紫外平行光 管，輻射中心波長360nm，可見光平行光管，輻射中心波長650nm，用紫外平行光管作為地球 紫外輻射照射環(huán)形視場，用可見光平行光管作為可見恒星輻射照射中心視場。在同時(shí)照射 各自視場時(shí)，進(jìn)行焦平面位置前后移動(dòng)找最佳成像位置，當(dāng)兩個(gè)目標(biāo)的成像均為清晰可見 且灰度最大時(shí)為最佳位置，此時(shí)即可固定調(diào)焦座。此時(shí)也可旋轉(zhuǎn)敏感器依次照射環(huán)形視場 的其余7個(gè)窗口，成像質(zhì)量是一致的。這個(gè)過程完成了敏感器的最后裝配。以下就可與紫 外模擬器和可見光星模擬器配合聯(lián)試，進(jìn)行技術(shù)參數(shù)標(biāo)定和姿態(tài)及精度計(jì)算。測試結(jié)果紫外地球環(huán)形測量視場110 150° ；可見光恒星測量視場30°，恒 星測量精度0.01°，地心方向測量精度0. 015° (隨機(jī)誤差)，導(dǎo)航精度小于500米。本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法，其特征在于包括以下步驟(1)將光纖面板經(jīng)粗加工后形成具有相同曲率半徑的中心視場光纖面板(1)和環(huán)形視場光纖面板(2)，對粗加工后的中心視場光纖面板(1)和環(huán)形視場光纖面板(2)的曲率半徑表面進(jìn)行磨削與拋光處理，在經(jīng)過上述處理的中心視場光纖面板(1)的曲率半徑表面(3)鍍四層可見光譜增透膜，在經(jīng)過上述處理的環(huán)形視場光纖面板(2)的曲率半徑表面(4)鍍四層紫外光譜增透膜；(2)先將鍍完增透膜的環(huán)形視場光纖面板(2)豎立并固定，然后將鍍完增透膜的中心視場光纖面板(1)的配合面涂硅橡膠后插入環(huán)形視場光纖面板(2)的中心孔(5)中，采用與環(huán)形視場光纖面板(2)具有相同曲率半徑的半球?qū)⒅行囊晥龉饫w面板(1)推至與環(huán)形視場光纖面板(2)的曲率半徑表面重合，最后用測量儀將中心視場光纖面板(1)的曲率半徑表明(3)推至較環(huán)形視場光纖面板(2)的曲率半徑表面(4)低0.18mm±0.01mm；(3)將經(jīng)過步驟(2)組合的中心視場光纖面板(1)與環(huán)形視場光纖面板(2)進(jìn)行24小時(shí)室溫固化，采用測量儀檢驗(yàn)中心視場光纖面板(1)的曲率半徑表面(3)是否較環(huán)形視場光纖面板(2)的曲率半徑表面(4)低0.18mm±0.01mm，滿足要求后，對中心視場光纖面板(1)與環(huán)形視場光纖面板(2)的出射面(6)進(jìn)行研磨使二者的出射面(6)保持在一個(gè)平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法，其特征 在于所述的四層可見光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦和氧化鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法，其特征 在于所述的四層紫外光譜增透膜其第一層至第四層依次為氧化鋁、氧化硅、氧化鉭和氧化鎂。
全文摘要
一種紫外導(dǎo)航敏感器雙譜段光纖面板組件制作方法，通過粗加工、細(xì)磨、精磨與拋光處理后得到相同曲率半徑的兩個(gè)光纖面板組件，然后依據(jù)應(yīng)用范圍分別在兩個(gè)不同波段的光纖面板組件的曲率半徑平面上鍍不同增透膜，并采用硅橡膠組合成光纖面板組件，最后經(jīng)過24小時(shí)固化后形成可以在一個(gè)CCD器件上同時(shí)接收兩個(gè)不同波成像的光纖面板組件，本發(fā)明的制作方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號G02B6/04GK101876724SQ20091023668
公開日2010年11月3日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者呂政欣, 尉志軍, 王立, 王艷寶, 龔德鑄 申請人:北京控制工程研究所