專利名稱：一種用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用于快速成型領(lǐng)域的紫外光學(xué)系統(tǒng)中，一般采用的光源大多為He-Cd紫外激光器和Ar離子紫外激光器，導(dǎo)光機(jī)構(gòu)多采用反射光學(xué)系統(tǒng)和多纖芯石英光纖系統(tǒng)，聚光機(jī)構(gòu)有的采用錐度光纖，有的為了追求聚焦光斑的微小化而采用多種透鏡組合。這種系統(tǒng)體系存在如下弊端上述采用的紫外激光器光源能量輸出穩(wěn)定性較差，且成本費用較高；采用的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)中，反射光學(xué)系統(tǒng)受環(huán)境影響大，而且機(jī)構(gòu)復(fù)雜，多纖芯石英光纖系統(tǒng)中因單絲集束時空隙率引起的耦合能量損耗較大；采用的聚光機(jī)構(gòu)中，錐度光纖傳輸能量損耗大，多種透鏡組合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又給加工裝調(diào)帶來較大難度。以上這些弊端在一定程度上限制了利用紫外光進(jìn)行快速成型技術(shù)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種輸出穩(wěn)定、傳導(dǎo)率能量高、有效聚焦光斑、用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由紫外光源發(fā)生器、傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)和聚光機(jī)構(gòu)組成，所述紫外光源發(fā)生器采用基于球形高壓汞燈的紫外光照射裝置；傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)由光纖和連接端口A、B組成；聚光機(jī)構(gòu)由光學(xué)組合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)；連接端口A與紫外光源發(fā)生器相連接，連接端口B與聚光機(jī)構(gòu)的光學(xué)組合機(jī)構(gòu)相連接；其特征是所述傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)中光纖采用液芯光纖；其中所述液芯光纖數(shù)值孔徑NA≥0.5；數(shù)值孔徑角2φ≥60°；有效傳光直徑d＝5mm；光纖最小彎曲半徑r＝60mm；光窗端面耐溫可達(dá)200℃；工作環(huán)境溫度為-10℃～40℃。
本發(fā)明的有益效果是1.采用基于球形高壓汞燈的紫外光源發(fā)生器，實現(xiàn)了出射光能量穩(wěn)定，與成型光波長要求匹配效果好，同時降低了成本。
2.本發(fā)明傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)核心部分采用的液芯光纖具有大芯徑、大數(shù)值孔徑、光譜傳輸范圍廣、傳輸效率高、使用壽命長等特點，并能夠高效率地傳導(dǎo)前端送來的紫外光。
3.聚光機(jī)構(gòu)的多片式光學(xué)組合機(jī)構(gòu)，能夠有效地將紫外光會聚在工作焦平面上，同時保證了用于固化成型材料所需的能量和光斑大小，結(jié)構(gòu)緊湊。


圖1本發(fā)明紫外光學(xué)系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明由紫外光源發(fā)生器、傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)和聚光機(jī)構(gòu)組成，其中紫外光源發(fā)生器采用基于球形高壓汞燈的紫外光照射裝置1，用于產(chǎn)生波長在250～500nm的紫外光，其中峰值波長為365nm；根據(jù)成型材料(光敏樹脂)的固化特點(要求紫外光波長在320～480nm之間)，本紫外光源發(fā)生器產(chǎn)生的紫外光與其要求匹配相當(dāng)。紫外光源發(fā)生器產(chǎn)生的紫外光通過連接端口A21傳入傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)2的光纖系統(tǒng)中，光纖系統(tǒng)能夠高效地傳導(dǎo)前端送來的多光譜段紫外光；光纖系統(tǒng)將多光譜段通過連接端口B22傳送至多片式聚光機(jī)構(gòu)中，最后由聚光機(jī)構(gòu)將紫外光會聚至工作焦平面上，同時保證了用于固化成型材料所需的能量和光斑大小。
傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)2由液芯光纖和連接端口A21、B22組成；聚光機(jī)構(gòu)由光學(xué)組合機(jī)構(gòu)3實現(xiàn)；連接端口A21與紫外光源發(fā)生器1相連接，連接端口B22與聚光機(jī)構(gòu)的光學(xué)組合機(jī)構(gòu)3相連接；本發(fā)明的傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)核心器件采用液芯光纖，其數(shù)值孔徑NA≥0.5(本實施例NA為0.6)；數(shù)值孔徑角2φ≥60°(本實施例2φ＝65.5°)；有效傳光直徑d＝5mm；光纖最小彎曲半徑r＝60mm；光窗端面耐溫可達(dá)200℃；工作環(huán)境溫度為-10℃～40℃(本實施例30℃～40℃)，從而有效地適應(yīng)了快速成型系統(tǒng)工作時對紫外光學(xué)系統(tǒng)的要求1)傳輸光纖往復(fù)運動且發(fā)生較大變形；2)成型環(huán)境溫度達(dá)30℃～40℃。
本發(fā)明的聚光機(jī)構(gòu)為一種用于傳輸與聚焦的光學(xué)透射組合機(jī)構(gòu)(本實施例采用聚光系統(tǒng)KX-1)，它與傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)的液芯光纖同軸，能夠最大限度地接收傳來的發(fā)散角度為θ＝40°～50°的、波長為λ＝250nm～500nm的紫外光，提高聚焦光斑功率密度4倍以上，同時其后工作距離長，有利于整體結(jié)構(gòu)的調(diào)整。
本發(fā)明有效地克服了現(xiàn)有紫外光固化成型系統(tǒng)體系存在的弊端，在快速成型領(lǐng)域中具有較高的實用價值。
權(quán)利要求
1.一種用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)，由紫外光源發(fā)生器、傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)和聚光機(jī)構(gòu)組成，所述紫外光源發(fā)生器采用基于球形高壓汞燈的紫外光照射裝置(1)；傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)(2)由光纖和連接端口A(21)、B(22)組成；聚光機(jī)構(gòu)由光學(xué)組合機(jī)構(gòu)(3)實現(xiàn)；連接端口A(21)與紫外光源發(fā)生器(1)相連接，連接端口B(22)與聚光機(jī)構(gòu)的光學(xué)組合機(jī)構(gòu)(3)相連接；其特征是所述傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)中光纖采用液芯光纖。
2.按照權(quán)利要求1所述用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述液芯光纖數(shù)值孔徑NA≥0.5；數(shù)值孔徑角2φ≥60°；有效傳光直徑d＝5mm；光纖最小彎曲半徑r＝60mm；光窗端面耐溫可達(dá)200℃；工作環(huán)境溫度為-10℃～40℃。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于快速成型的紫外光學(xué)系統(tǒng)。它由紫外光源發(fā)生器、傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)和聚光機(jī)構(gòu)組成，紫外光源發(fā)生器為基于球形高壓汞燈的紫外光照射裝置；傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)由光纖和連接端口A、B組成；聚光機(jī)構(gòu)由光學(xué)組合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)；連接端口A與紫外光源發(fā)生器相連接，連接端口B與聚光機(jī)構(gòu)的光學(xué)組合機(jī)構(gòu)相連接；其特征是所述傳輸導(dǎo)光機(jī)構(gòu)中光纖采用液芯光纖。本發(fā)明能夠獲得能量穩(wěn)定的出射光，并與快速成型所需紫外光的波長要求相匹配，能夠高效率地傳導(dǎo)和會聚紫外光，保證了用于固化成型材料所需的能量和光斑大小。從而為基于紫外光的快速成型系統(tǒng)提供有效的方法和技術(shù)參考。
文檔編號C08J3/28GK1565823SQ03133829
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者劉偉軍, 楊樹梅, 岳震, 趙吉賓 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所