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机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构

王兆利 梁惊涛 赵密广 陈厚磊 王娟 卫铃佼

王兆利, 梁惊涛, 赵密广, 陈厚磊, 王娟, 卫铃佼. 机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218006-0218006(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0218006
引用本文: 王兆利, 梁惊涛, 赵密广, 陈厚磊, 王娟, 卫铃佼. 机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218006-0218006(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0218006
Wang Zhaoli, Liang Jingtao, Zhao Miguang, Chen Houlei, Wang Juan, Wei Lingjiao. Lens mount for cryogenic refractive optics cooled by mechanical cryocooler[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218006-0218006(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0218006
Citation: Wang Zhaoli, Liang Jingtao, Zhao Miguang, Chen Houlei, Wang Juan, Wei Lingjiao. Lens mount for cryogenic refractive optics cooled by mechanical cryocooler[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218006-0218006(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0218006

机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构

doi: 10.3788/IRLA201948.0218006
基金项目: 

中国科学院国防创新基金(CXJJ-17-M133);科技部重点研发计划(2016YFB05500501)

详细信息
    作者简介:

    王兆利(1988-),男,博士生,主要从事空间制冷及低温光学方面的研究。Email:wangzhaoli@mail.ipc.ac.cn

  • 中图分类号: TN216

Lens mount for cryogenic refractive optics cooled by mechanical cryocooler

  • 摘要: 低温光学能够降低红外光学系统自身热噪声,有效提高探测灵敏度。支撑结构是实现光学系统在低温下正常工作的关键部件。设计的透射式低温光学系统工作温度为150 K,采用脉冲管制冷机这种新型机械式低温制冷机做冷源。因制冷机冷指直径较小,直接冷却光学透镜会在透镜内部产生较大温差,影响成像质量,为此设计了一种新型支撑结构,一方面设计了新型的轴向支撑和径向支撑用来减少透镜在低温下的形变,另一方面建立了透镜与脉冲管制冷机之间的传热模型,来指导支撑结构热设计,减小透镜内部温差。最后,对透镜支撑的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3 h,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好地保护了透镜并且在降温过程中透镜内部温差小于1 K。当温度从300 K降低到150 K时,光学表面的最大变形小于1(1=632.8 nm)。支撑结构从机械和热学性能上满足了低温光学系统的需要,为机械式制冷机冷却光学系统的光机结构设计提供了一种新选择。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-07
  • 修回日期:  2018-10-12
  • 刊出日期:  2019-02-25

机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构

doi: 10.3788/IRLA201948.0218006
    作者简介:

    王兆利(1988-),男,博士生,主要从事空间制冷及低温光学方面的研究。Email:wangzhaoli@mail.ipc.ac.cn

基金项目:

中国科学院国防创新基金(CXJJ-17-M133);科技部重点研发计划(2016YFB05500501)

  • 中图分类号: TN216

摘要: 低温光学能够降低红外光学系统自身热噪声,有效提高探测灵敏度。支撑结构是实现光学系统在低温下正常工作的关键部件。设计的透射式低温光学系统工作温度为150 K,采用脉冲管制冷机这种新型机械式低温制冷机做冷源。因制冷机冷指直径较小,直接冷却光学透镜会在透镜内部产生较大温差,影响成像质量,为此设计了一种新型支撑结构,一方面设计了新型的轴向支撑和径向支撑用来减少透镜在低温下的形变,另一方面建立了透镜与脉冲管制冷机之间的传热模型,来指导支撑结构热设计,减小透镜内部温差。最后,对透镜支撑的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3 h,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好地保护了透镜并且在降温过程中透镜内部温差小于1 K。当温度从300 K降低到150 K时,光学表面的最大变形小于1(1=632.8 nm)。支撑结构从机械和热学性能上满足了低温光学系统的需要,为机械式制冷机冷却光学系统的光机结构设计提供了一种新选择。

English Abstract

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