一种高辐照大口径匀光装置的制作方法

本发明涉及光学仪器领域，具体涉及一种高辐照大口径匀光装置。

背景技术：

1、辐照系统中的匀光装置包括两组镜组，场镜组和投影镜组，分别由通光口径相同的一定数量的单元镜按中心对称的方式排列组成。对于中小型的匀光装置可以采用在平镜上通过光胶粘贴小单元镜的方式来实现，这种光胶的形式一般适用于通光口径小于300mm的匀光装置。而对于通光口径大于300mm的匀光装置，无法采用光胶形式，只能采用蜂窝形状的镜框，将单元镜安装在蜂窝中的方式。无法采用光胶的原因：一、受工艺所限没法采用光胶形式；二、大口径上的高热量可能会使单元镜脱落，

2、而大型辐照系统中，匀光装置通光口径通常接近700mm，场镜入口处最高辐照度可达857个太阳常数(1个太阳常数为1353w/m2)。由于场镜组处于辐照光学系统中迎光位置，热负荷集中，容易造成结构剧烈变形、光学性能受损、机构剧烈受热损坏。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明通过对场镜框进行了光学、热和结构的一体化仿真优化分析，提供了一种高辐照大口径匀光装置，攻克了超高辐照环境下匀光装置的光、机、热难题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下方案：

3、本发明提供一种高辐照大口径匀光装置，包括场镜组，所述场镜组包括场镜框，所述场镜框上设置有若干光学通道，其中，在所述场镜框的背光面上设置走向一致的若干微细水冷槽，所述微细水冷槽位于所述光学通道之间，用于通冷却水对于场镜框进行冷却；每个所述光学通道的迎光侧安装有单元镜，在所述场镜框的迎光面上设置有若干走向一致的迎光遮挡弯管，内部通冷却水对迎光遮挡弯管进行冷却，通过遮挡降低场镜框上的热负荷。

4、进一步地，所述微细水冷槽与所述迎光遮挡弯管在所述场镜框所在平面上的投影存在夹角。

5、进一步地，所述夹角为45°，可以冷却场镜框上不同位置的热负荷。

6、进一步地，所述迎光遮挡弯管的两端用固定块固定在场镜镜框上。

7、进一步地，所述微细水冷槽为8条，所述迎光遮挡弯管为4条。

8、进一步地，所述迎光遮挡弯管表面镀金反射膜。

9、进一步地，所述迎光遮挡弯管外径5mm，内径3mm，材料为lf6合金。

10、进一步地，所述光学通道之间的间隙为5mm。

11、进一步地，所述微细水冷槽的深度不超过所述场镜框厚度的一半。

12、进一步地，所述微细水冷槽的截面尺寸为2.3mm宽x18.5mm深。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明通过在场镜框背面开设微细水冷槽并通入冷却水的方式，提高了场镜框的冷却能力；进一步通过迎光面遮挡弯管，辅助提升冷却效果；

15、在一些实施例中，本发明通过将微细水冷槽和迎光面遮挡弯管之间设置为存在夹角，扩大有效冷却面积，可以冷却场镜框上不同位置的热负荷。

技术特征：

1.一种高辐照大口径匀光装置，包括场镜组，其特征在于，所述场镜组包括场镜框，所述场镜框上设置有若干光学通道，其中，在所述场镜框的背光面上设置走向一致的若干微细水冷槽，所述微细水冷槽位于所述光学通道之间，用于通冷却水对于场镜框进行冷却；每个所述光学通道的迎光侧安装有单元镜，在所述场镜框的迎光面上设置有若干走向一致的迎光遮挡弯管，内部通冷却水对迎光遮挡弯管进行冷却，通过遮挡降低场镜框上的热负荷。

2.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述微细水冷槽与所述迎光遮挡弯管在所述场镜框所在平面上的投影存在夹角。

3.根据权利要求2所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述夹角为45°，可以冷却场镜框上不同位置的热负荷。

4.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述迎光遮挡弯管的两端用固定块固定在场镜镜框上。

5.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述微细水冷槽为8条，所述迎光遮挡弯管为4条。

6.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述迎光遮挡弯管表面镀金反射膜。

7.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述迎光遮挡弯管外径5mm，内径3mm，材料为lf6合金。

8.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述光学通道之间的间隙为5mm。

9.根据权利要求1所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述微细水冷槽的深度不超过所述场镜框厚度的一半。

10.根据权利要求9所述的高辐照大口径匀光装置，其特征在于，所述微细水冷槽的截面尺寸为2.3mm宽x18.5mm深。

技术总结
本发明通过对场镜框进行了光学、热和结构的一体化仿真优化分析，提出了一种高辐照大口径匀光装置，基于多通道微细水冷槽热设计结构，辅以迎光面冷却遮挡弯管冷却等，完成了大型辐照系统的光机热一体化设计，国内首次攻克了超高辐照环境下匀光装置的光、机、热难题。该匀光装置的有效通光口径700mm，是目前国内口径最大的。匀光装置入口处的最高辐照度达到857个太阳常数，属于超高辐照度类型。本发明解决了高辐照大口径匀光装置的光、机、热难题。

技术研发人员：向艳红,蒋山平,张鹏嵩,李竑松,王丹艺,柳晓宁,杜春林,孙玉玮
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11