[发明专利]一种基于斯特林制冷机的冷光学系统及制造工艺

说明书

本发明公开了一种基于斯特林制冷机的冷光学系统及制造工艺，其中冷光学系统包括两侧分别固定安装有入射窗片和出射窗片的基座以及同轴设于基座内且外周面上设有冷头安装平台的内筒，所述内筒的两侧对应安装有入射滤光片和出射滤光片，且所述内筒的两侧外周面上分别均匀设有多根金属丝悬臂支撑，所述金属丝悬臂支撑的另一端均与基座的内壁固定相连。本发明从冷光学系统的结构出发，可以有效减少制冷机冷头的传导漏热，降低制冷机振动对光学系统的影响。

技术领域

本发明涉及冷光学技术领域，尤其涉及一种基于斯特林制冷机的冷光学系统及制造工艺。

背景技术

现有冷光学系统大多在常温装调好后，直接在低温下应用，在深低温冷光学领域，需要将冷光学系统的应用温度降至77K以下，为此需要采用制冷机对进行制冷。现有技术中，最常用到的制冷机为分置式气动斯特林制冷机。分置式气动斯特林制冷机由于结构简单、可靠性高且振动输出较小，广泛应用于光学系统的制冷。但是由于高频运动部件和气体穿梭导致制冷机难免会有振动干扰，即使对于制冷机本身已经做了很多的改进，在进行光学系统制冷的过程中，最终传递至冷光学系统的微小振动，仍然对冷光学系统的光路产生了较大影响，同时使得制冷机的冷头传导漏热较大，从而导致制冷效率低以及温度不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种基于斯特林制冷机的冷光学系统及制造工艺，从冷光学系统的结构出发，可以有效减少制冷机冷头的传导漏热，降低制冷机振动对光学系统的影响。

实现本发明目的技术方案是：

一种基于斯特林制冷机的冷光学系统及制造工艺，包括两侧分别固定安装有入射窗片和出射窗片的基座以及同轴设于基座内且外周面上设有冷头安装平台的内筒，所述内筒的两侧对应安装有入射滤光片和出射滤光片，且所述内筒的两侧外周面上分别均匀设有多根金属丝悬臂支撑，所述金属丝悬臂支撑的另一端均与基座的内壁固定相连。

进一步地，所述入射窗片和出射窗片与基座的垂直度以及入射滤光片和出射滤光片与内筒的垂直度均小于5μm。

进一步地，所述内筒与基座的同轴度小于5μm。

进一步地，所述金属丝悬臂支撑的直径为0.5～1.0mm。

进一步地，所述内筒的两侧外周面上分别设有六根金属丝悬臂支撑。

进一步地，所述内筒两侧的金属丝悬臂支撑分别朝向基座两侧倾斜设置，且所述金属丝悬臂支撑与内筒的轴线之前的夹角α为30～60°。

进一步地，所述金属丝悬臂支撑、内筒和基座的材质相同。

一种基于斯特林制冷机的冷光学系统的制造工艺，包括以下步骤：

步骤S1：采用三坐标仪测试分别测试入射滤光片、出射滤光片与内筒的垂直度，确保在5μm以内，然后采用激光焊接进行固定；

步骤S2：采用激光焊接将金属丝悬臂支撑固定连接在内筒的两侧外周面上；

步骤S3：采用螺钉将金属丝悬臂支撑的另一端与基座的内壁相连，所述螺钉与所述基座的内壁之间的力矩小于1.2N·m；

步骤S4:调整所述螺钉的紧固程度，对所述内筒与所述基座的相对位置进行微调，保证内筒与基座的同轴度小于5μm；

步骤S5：采用激光焊接依次固定每根金属丝悬臂支撑与基座的连接处，直至全部焊接完成后将所述螺钉去除；

步骤S6：采用三坐标仪测试分别测试入射窗片、出射窗片与基座的垂直度，确保在5μm以内，然后采用激光焊接进行固定。。

进一步地，所述步骤S5中，每焊接一根金属丝悬臂支撑，采用三坐标仪测量一次内筒和基座的同轴度，保证同轴度小于5μm。