一种反射式光学器件(1)，用于传输、变换或校正特别是激光类型的光束(19)，其特征在于，反射式光学器件包括接收光束(19)的镜子(2)、由在镜子后侧紧靠镜子(2)布置的导热流体(7)的中间室(6)构成的初级冷却回路、和由紧靠导热流体(7)的中间室(6)布置的散热器(3)构成的次级冷却回路，所述散热器(3)或呈通过对流或传导冷却的冷质量体的形式，或呈由具有良好导热性的材料制成的板的形式，散热器(3)具有与反射式光学器件的尺寸和形状等同的尺寸和形状。状。状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配有冷却系统的反射式光学器件
[0001]本专利技术的
是用于特别是激光类型的光束系统中的反射式光学器件及其冷却装置的
[0002]如公知的，必须使用反射式光学结构来传输激光束、变换光束轮廓、聚焦光束或者修改或校正光束波前。
[0003]存在许多种无论在功率还是发射模式或使用的放大介质种类方面不同类型的激光器。
[0004]当激光器是高平均功率的激光器时，所使用的反射式光学器件会经受反映为加热的强能量积累。这是有问题的，因为这种加热会导致光学器件的变形，从而引起激光束上的光学畸变、以及光学器件本身的劣化。因此必须以一定频率更换它们，而这将产生用户难以承受的成本费用。
[0005]因此，反射式光学器件需要自与环境空气通过对流的自然冷却不再足够时就进行冷却，当反射式光学器件被用于高平均功率(通常为5至20kW)的激光器时就是这种情况。当有关激光器处于真空时这就更加关键，例如那些用于科学实验室中的激光器，如递送的平均功率为10kW(千瓦)或更高的高重复率的PetaWatt激光器，或例如用于微电子行业中的平均功率为1至30kW的连续或伪连续模式激光器。同样存在天文学中的应用，特别是在红外线范围内，以及用于大口径望远镜的空间观测，这些大口径望远镜的光学质量可能会因来自观测场景(地球、明亮星体)的热输入而下降。
技术介绍
[0006]已知几种冷却系统，它们用于冷却在激光器中使用的反射式光学器件。
[0007]例如，Kyohoon Ahn等人于2018年发表在Optics Express第26卷第8期上的文章《具有整体冷却通道的CVD SiC可变形镜子》(CVD SiC deformable mirror with monolithic cooling channels)描述了一种由水在其中流通的通道组成的镜子冷却系统，这些通道在镜子本身的厚度内形成，镜子由压电致动器致动。因此，该系统需要对镜子本身进行干预，这总是很难实现的。
[0008]专利US
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4657358描述了一种由垂直于镜子的通道冷却的可变形镜子，每个通道包含在每个致动器的轴中并形成围绕每个致动器的头部的小的圆形室。因此，这涉及一种由局部冷却点构成的系统，从而限制了冷却性能。
[0009]专利US
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4844603描述了一种冷却的柔性镜子，在所述镜子和其支架之间具有冷却室，该冷却室充填有冷却液。
[0010]Jun Ho Lee于2006年6月发表在《韩国光学学会期刊》(Journal of the Optical Society of Korea)上的论文《用于高功率激光器的冷却可变形双晶镜》(A Cooled deformable bimorph mirror for a high power laser)描述了一种对流和传导式冷却系统，对流由包含在反射面下并且水作为冷却液在其中流通的斜向压花确保，传导由包含在压花中的金属涂层确保。
[0011]Libor等人于2015年1月发表在国际光学工程学会SPIE论文集(Proceedings of SPIE,the international Society of optical Engineering)上的文章《用于高功率激光器应用的可变形镜子》(Deformable mirror for high power laser applications)描述了一种通过致动器可变形的镜子，该镜子由压力冷却液沿镜子后表面穿过所述表面的六角形结构来进行冷却。
[0012]B.S.Vinevich等人于1998年发表在《量子电子学》(Quantum Electronics)上的文章《用于工业激光器系统的冷却和非冷却单通道可变形镜子》(Cooled and uncooled single
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channel deformable mirrors for industrial laser Systems)描述了包含在镜子中并且冷却液在其中流通的倾斜压花系统。
[0013]Zhengxiong Zhu等人2017年11月发表在Optics Express上的文章《带水冷的单晶可变形镜子的发展》(Development of a unimorph deformable mirror with water cooling)描述了一种冷却系统，其中冷却液穿过镜子后表面在冷却腔中流通。在镜子周边的冷却单元使冷却液保持在20℃的恒定温度。
[0014]然而，这些不同的系统都具有一些缺点或弊端。
[0015]事实上，允许用空气或冷却液在镜子后表面上在周边冷却镜子的系统不能在高平均功率的激光器的情况下产生足够有效的以有用的冷却。这些冷却系统在镜子的有效表面处产生温度梯度，这对镜子光学质量是不利的。
[0016]至于液体在镜子后表面上流通来进行冷却的冷却系统，尽管它们具有出色的热效率，但冷却液泵浦的脉动会导致激光束中出现动态光学缺陷。
[0017]最后，通过冷却液在位于镜子厚度内或紧靠镜子后表面就位的一组通道中流通来进行冷却的冷却系统则由于因冷却通道的热足迹造成激光束上出现的光学畸变，导致镜子的光学质量下降。此外这涉及制造复杂和昂贵的一些系统。
技术实现思路
[0018]本专利技术提出了一种用于冷却用在观察装置、望远镜、高平均功率的激光器和对热效应敏感的光学装置中的反射式光学器件的冷却系统，其没有现有技术中存在的缺点和限制。
[0019]本专利技术涉及一种反射式光学器件，用于传输、变换或校正特别是激光类型的光束，其特征在于，反射式光学器件包括接收光束的镜子、由在镜子后侧紧靠镜子布置的导热流体的中间室构成的初级冷却回路、和由紧靠导热流体的中间室布置的散热器构成的次级冷却回路，所述散热器或呈通过对流或传导冷却的冷质量体的形式，或呈由具有良好导热性的材料制成的板的形式，散热器具有与反射式光学器件的尺寸和形状等同的尺寸和形状。
[0020]根据本专利技术的一实施方式，构成散热器的板在板厚度内具有通道，使传热流体在通道中流通。
[0021]根据本专利技术的另一实施方式，镜子是后表面上装有致动器的可变形镜子，每个致动器通过孔穿过散热器和导热流体的中间室。
[0022]有利的是，每个致动器配有能在开设于散热器中的孔内平移活动的活动头，导热流体在孔中围绕活动头流通。
[0023]还有利的是，孔由密封环封闭。
[0024]根据本专利技术的又另一实施方式，集成在散热器中的所述通道呈螺旋环圈的形式，具有入口点和出口点。
[0025]有利的是，传热流体进入通道的入口点位于散热器的中心附近。
[0026]还有利的是，传热流体流到通道外的出口点位于散热器的周边附近。
[0027]根据本专利技术的又另一实施方式，镜子、导热流体的中间室和散热器在机械上相联结以形成整体块。
[0028]根据本专利技术的又另一实施方式，所述反射式光学器件借助支架固定在散热器上。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种反射式光学器件(1)，用于传输、变换或校正特别是激光类型的光束(19)，其特征在于，反射式光学器件包括接收光束(19)的镜子(2)、由在镜子后侧紧靠镜子(2)布置的导热流体(7)的中间室(6)构成的初级冷却回路、和由紧靠导热流体(7)的中间室(6)布置的散热器(3)构成的次级冷却回路，所述散热器(3)或呈通过对流或传导冷却的冷质量体的形式，或呈由具有良好导热性的导热材料制成的板的形式，散热器(3)具有与反射式光学器件的尺寸和形状等同的尺寸和形状。2.根据权利要求1所述的反射式光学器件(1)，其特征在于，构成散热器(3)的板在板厚度内具有通道(16)，使传热流体(9)在通道中流通。3.根据权利要求1或2所述的反射式光学器件(1)，其特征在于，镜子(2)是后表面上装有致动器(11)的可变形镜子，每个致动器(11)通过孔(13)穿过散热器(3)和导热流体(7)的中间室(6)。4.根据权利要求3所述的反射式光学器件(1)，其特征在于，每个致动器(11)配有能在开设于散热器(3)中的孔(13)内平移活动的活动头(15)，导热流体(7)在孔(13)内围绕活动头(14)流通。5.根据权利要求4所述的反射式光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：ISP系统公司，
类型：发明
国别省市：
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