一种光学平板补偿离焦的低温光学装调方法技术

本发明专利技术公开了一种光学平板补偿离焦的低温光学装调方法，该方法为将光学平板２放置于光路中，常温下光学系统装调完成后，去掉光学平板２，则光学系统降至低温后，焦面得到补偿而处于探测器位置，从而实现低温光学系统的装调。该方法简单，主要应用于机载或者星载对地成像仪器中的低温光学系统的装调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温光学系统装校技术，特别涉及工作于100K以下的低温光学系统 的装调，具体是指一种用于机载或星载对地观察成像仪中的一种光学平板补偿离焦的低温 光学装调方法。
技术介绍
低温光学系统工作于低温下，由于温度从常温降低后，光学元件的折射率、半径、 相对位置产生变化，从而引起焦面位置相对于常温状态产生离焦。低温光学的装调主要解决由常温下降到低温，造成的离焦量的调整问题。目前主 要有两类方法。一种方法在温度变化时，通过光学材料、结构材料的选取，使离焦量为零。一 般采用光学反射镜与结构框架选用同一种材料的方法，从而保证光学零件与机械零件均勻 地膨胀和收缩，而不产生离焦。该方法主要适用于全反射系统中，例如欧洲IRAS望远镜与 Spitzer望远镜的反射镜与主要结构零件都采用金属铍制成(Schreibman，M.，and Young, P. , Design of InfraredAstronomical Satellite(IRAS)Primary mirror mounts, Proc. SPIE，250，50，1980.)；日本的ASTR0-F望远镜与欧洲Herschel望远镜的反射镜与主要结 构零件均米用 SiC 材料制成(Kaneda, H. , et al. , Cryogenic optical performance of theASTRO-F SiC telescope. Applied Optics, 2005. 44(32) :p. 6823-6832.)。中科院成都 光电所沈忙作等在专利96233926. 1等中提到的低温红外光学系统全部采用铝合金材料。另一种方法为利用调焦装置来主动控制一片或多片光学零件的位置，在光学系统 降低至低温后通过电机驱动机构来改变光学元件间隔来消除温度变化引起的离焦量(Paul R. Yoder, Opto-mechanical System Design, Third Editon. 2006 :CRC Press Taylor & Francis Group.)，此方法适合折射式、反射式、折反式光学系统。低温光学装调的这两种方法中前者为对材料选择要求十分严格，后者或需采用复 杂且难度较大的低温调焦结构，特别是低温光学系统工作温度低于100K时，对调焦机构的 环境适用性挑战更大。
技术实现思路
基于上述问题的存在，本专利技术提出光学平板补偿离焦的低温光学装调方法。本发 明的目的是通过常温下光路中加入光学平板，使光学系统在常温下的焦面与低温工作条 件下的焦面位置一致，从而实现低温光学系统的常温装调。本专利技术的光学平板补偿离焦的低温光学装调方法如附图说明图1所示，其原理为通过常温 与低温光学平板的有无，来补偿由温度下降造成的光学系统的离焦，常温下确定低温工作 时的焦面，完成低温光学的装调。所说的光学平板补偿离焦的低温光学装调方法具体步骤如下①根据低温材料折 射率、热膨胀系数等参数，设计确定光学在低温工作温度时焦面位置与后截距L。②常温下 焦面前插入厚度为t的光学平板2，设计上保证补偿后的焦面位置处于距离光学最后的表面L' =L(l+a △T)处。③常温装调时，光学系统1的焦面前加入厚度为t的光学平板2， 将焦平面组件4装调至焦面位置。④取出光学平板2，然后对光学系统进行降温至工作温度 T，则低温焦面由于补偿自动位于焦平面组件4，完成低温光学装调。步骤②中所说的光学平板要求能补偿常温到低温的离焦量，即保证常温装调的焦 面于低温下光学系统的焦面位于同一位置，其厚度需满足权利要求1.，其特征在于包括以下步骤①根据低温材料折射率、热膨胀系数等参数，设计确定光学在低温工作温度时焦距f’ 与后截距L ；②常温下焦面前插入厚度为t的光学平板(2)，使补偿后的焦面位置处于距离光学最 后的表面L' = L(l+a AT)处，其中AT = 293_T，T为低温工作温度，a为镜筒(3)的热 膨胀系数；③常温装调时，光学系统(1)的焦面前加入厚度为t的光学平板(2)，将焦平面组件 (4)装调至焦面位置；④取出光学平板(2)，然后对光学系统进行降温至工作温度T，则低温焦面由于补偿自 动位于焦平面组件4，完成低温光学装调。2.根据权利要求1所述的，其特征在于 所述的光学平板(2)的厚度尺寸t确定方法如下全文摘要本专利技术公开了，该方法为将光学平板2放置于光路中，常温下光学系统装调完成后，去掉光学平板2，则光学系统降至低温后，焦面得到补偿而处于探测器位置，从而实现低温光学系统的装调。该方法简单，主要应用于机载或者星载对地成像仪器中的低温光学系统的装调。文档编号G02B7/02GK102004297SQ20101028448公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日专利技术者丁学专, 丁少华, 刘书锋, 刘银年, 孙德新, 张慧卿, 王欣, 薛永祺 申请人:中国科学院上海技术物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学平板补偿离焦的低温光学装调方法，其特征在于包括以下步骤：①根据低温材料折射率、热膨胀系数等参数，设计确定光学在低温工作温度时焦距ｆ’与后截距Ｌ；②常温下焦面前插入厚度为ｔ的光学平板（２），使补偿后的焦面位置处于距离光学最后的表面Ｌ′＝Ｌ（１＋αΔＴ）处，其中ΔＴ＝２９３－Ｔ，Ｔ为低温工作温度，α为镜筒（３）的热膨胀系数；③常温装调时，光学系统（１）的焦面前加入厚度为ｔ的光学平板（２），将焦平面组件（４）装调至焦面位置；④取出光学平板（２），然后对光学系统进行降温至工作温度Ｔ，则低温焦面由于补偿自动位于焦平面组件４，完成低温光学装调。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银年，丁学专，孙德新，张慧卿，刘书锋，王欣，丁少华，薛永祺，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]