深低温多波段冷光学系统

本发明涉及光学设备，尤其涉及一种深低温多波段冷光学系统。

背景技术：

1、在航天探测中，由于红外能够穿过太空中的尘埃和厚厚的气团，我们常常采用红外望远镜来观测太空中星体的构成、大气成分以及低温目标的信息。探测过程中，由于通常目标信号微弱，信号距离远且温度偏低，红外系统本身的光学系统与其支撑结构产生的寄生热成为了影响探测器性能的主要因素。另外，由于热胀冷缩变形，探测器各元器件因形变量不同会产生相互干涉影响偏移量，大的温差会影响其探测精度。

2、有鉴于此，有必要提出一种深低温多波段冷光学系统以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种深低温多波段冷光学系统，用以改善现有光学系统与其支撑结构产生的寄生热会影响探测器性能的问题。

2、本发明提供了一种深低温多波段冷光学系统，包括：壳体组件、冷平台组件、短波组件、中长波组件以及冷指组件，所述壳体组件内部中空且设有窗口片，所述冷平台组件安装于所述壳体组件内，所述冷指组件一端设于所述冷平台组件上且另一端连接有深低温制冷设备。所述短波组件安装于所述冷平台组件上，所述短波组件上设有第一进光口和第一出光口，所述第一进光口对应所述窗口片设置，所述短波组件用于接收从所述窗口片透射的红外辐射并探测短波红外辐射。所述中长波组件安装于所述冷平台组件上，所述中长波组件上对应所述第一出光口设有第二进光口，所述中长波组件用于接收从所述短波组件射出的红外辐射，并探测中波红外辐射和长波红外辐射。

3、在一种可能的实施例中，所述冷平台组件包括冷光学平台和具有隔热性的支撑件，所述冷光学平台通过所述支撑件安装于所述壳体组件内，所述冷光学平台上贯穿地设有通孔，所述短波组件安装于所述冷光学平台的一侧，所述中长波组件安装于所述冷平台组件的另一侧，所述第一出光口、所述第二进光口对应所述通孔设置。

4、在一种可能的实施例中，所述支撑件呈锥形筒状，所述支撑件具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端设于所述壳体组件带有所述窗口片的侧壁上，所述第二端设于所述冷光学平台上，所述支撑件的截面尺寸自所述第一端向所述第二端的方向逐渐减小。

5、在一种可能的实施例中，所述冷光学平台包括凸伸座和沿所述凸伸座的边缘间隔设置的至少两个安装板，所述凸伸座自所述安装板向所述窗口片方向凸起，所述支撑件与所述安装板一一对应设置。

6、在一种可能的实施例中，所述凸伸座包括平行设置的第一固定板和第二固定板、支撑连接于所述第一固定板和所述第二固定板之间的支撑板、设于所述第一固定板侧部和所述第二固定板侧部的连接板，所述连接板为至少两个且与所述安装板一一对应设置，所述第一固定板与所述窗口片的垂直距离小于所述第二固定板与所述窗口片的垂直距离，所述第二固定板与所述窗口片的垂直距离小于所述安装板与所述窗口片的垂直距离。

7、在一种可能的实施例中，所述短波组件包括内部中空的短波壳体、第一安装支架、第一分色片以及短波探测器，所述第一分色片通过所述第一安装支架安装于所述短波壳体内。所述第一进光口和所述第一出光口相对设置且与所述短波壳体内部空间连通，所述第一分色片呈倾斜设置且位于所述第一进光口和所述第一出光口之间，所述短波探测器安装于所述短波壳体上，所述第一分色片一侧面朝向所述短波探测器且另一侧面朝向所述第一出光口。

8、在一种可能的实施例中，所述中长波组件包括内部中空的中长波壳体、第二安装支架、第二分色片、中波探测器以及长波探测器，所述第二分色片通过所述第二安装支架安装于所述中长波壳体内。所述第二进光口与所述中长波壳体内部空间连通，所述第二分色片靠近所述第二进光口且呈倾斜设置，所述中波探测器、所述长波探测器安装于所述中长波壳体上，所述第二分色片一侧面朝向所述中波探测器且另一侧面朝向所述长波探测器。

9、在一种可能的实施例中，所述冷指组件包括呈管状的冷指件、隔热垫以及导热件，所述壳体组件上设有穿孔，所述冷指件穿过所述穿孔，所述冷指件通过所述隔热垫安装于所述壳体组件上，所述冷指件的一端位于所述壳体组件外且与所述深低温制冷设备连接，另一端与所述导热件连接，所述导热件与所述冷平台组件连接。

10、在一种可能的实施例中，冷光学系统还包括支架组件和定位组件，所述壳体组件通过所述定位组件安装于所述支架组件上，所述壳体组件与所述支架组件之间具有一隔离间距。

11、在一种可能的实施例中，所述壳体组件包括底板、顶板以及安装于所述底板和所述顶板之间的外壳。

12、本发明提供的深低温多波段冷光学系统的有益效果在于：通过三波段分光的方式对探测通道进行分解，以达到更宽探测响应波段的效果。集成化冷光学系统给冷光学各组件和三波段探测器进行深低温制冷，降低背景噪声，提高探测效率。同时，集成化冷光学系统共用一个制冷平台，温度均匀性好，相对热变形较小。

技术特征：

1.一种深低温多波段冷光学系统，其特征在于，包括：壳体组件、冷平台组件、短波组件、中长波组件以及冷指组件；

2.根据权利要求1所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述冷平台组件包括冷光学平台和具有隔热性的支撑件；

3.根据权利要求2所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述支撑件呈锥形筒状，所述支撑件具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端设于所述壳体组件带有所述窗口片的侧壁上，所述第二端设于所述冷光学平台上，所述支撑件的截面尺寸自所述第一端向所述第二端的方向逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述冷光学平台包括凸伸座和沿所述凸伸座的边缘间隔设置的至少两个安装板，所述凸伸座自所述安装板向所述窗口片方向凸起；

5.根据权利要求4所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述凸伸座包括平行设置的第一固定板和第二固定板、支撑连接于所述第一固定板和所述第二固定板之间的支撑板、设于所述第一固定板侧部和所述第二固定板侧部的连接板，所述连接板为至少两个且与所述安装板一一对应设置，所述第一固定板与所述窗口片的垂直距离小于所述第二固定板与所述窗口片的垂直距离，所述第二固定板与所述窗口片的垂直距离小于所述安装板与所述窗口片的垂直距离。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述短波组件包括内部中空的短波壳体、第一安装支架、第一分色片以及短波探测器，所述第一分色片通过所述第一安装支架安装于所述短波壳体内；

7.根据权利要求1-5中任一项所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述中长波组件包括内部中空的中长波壳体、第二安装支架、第二分色片、中波探测器以及长波探测器，所述第二分色片通过所述第二安装支架安装于所述中长波壳体内；

8.根据权利要求1-5中任一项所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述冷指组件包括呈管状的冷指件、隔热垫以及导热件；

9.根据权利要求1-5中任一项所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，还包括支架组件和定位组件，所述壳体组件通过所述定位组件安装于所述支架组件上，所述壳体组件与所述支架组件之间具有一隔离间距。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的深低温多波段冷光学系统，其特征在于，所述壳体组件包括底板、顶板以及安装于所述底板和所述顶板之间的外壳。

技术总结本发明涉及光学设备技术领域，提供了一种深低温多波段冷光学系统，包括：壳体组件、冷平台组件、短波组件、中长波组件以及冷指组件，壳体组件内部中空且设有窗口片，冷平台组件安装于壳体组件内，冷指组件一端设于冷平台组件上且另一端连接有深低温制冷设备。短波组件安装于冷平台组件上。本发明通过三波段分光的方式对探测通道进行分解，以达到更宽探测响应波段的效果。集成化冷光学系统给冷光学各组件和三波段探测器进行深低温制冷，降低背景噪声，提高探测效率。集成化冷光学系统共用一个制冷平台，温度均匀性好，相对热变形较小。技术研发人员：徐雪荣,彭倚天,左志强,袁杰,顾明剑,黄瑶受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12