【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精密光学测量，尤其涉及原子钟、光钟、冷原子等领域的精密测量，特别是一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜及其制备方法。
技术介绍
1、反射镜在现代光学领域具有重要的运用。尤其是全反射镜，由于其在宽光学波段上极高的反射率，被广泛运用于光谱分析、光学通信、激光技术、医学成像等领域。金属介质膜反射镜（铝镜、银镜、金镜）通常在具有光学平整度的石英片上蒸镀相应的金属材料而制成。随着基于光学制备技术、检测技术的发展，对全反射镜的要求不断提高。例如聚焦反射镜、离轴抛物面镜等具有复杂曲面结构的反射镜。
2、然而复杂曲面加工对反射镜基材要求极高，石英基材无法实现大曲率抛物面的加工，例如离轴抛物面镜通常采用铝合金基材。金属铝镜在加工过程中极易氧化，为保证长时间使用，通常在金属铝镜表面蒸镀透明氧化物保护膜（氧化铝、氧化硅等）。金属反射镜表面的介质保护膜对一般光学研究不构成影响，然后对于某些高精密光学实验，例如手性光学研究，介质膜的存在会影响激发光、检测光的手性，导致测量结果准确性降低。
3、机械振动在任何光学仪器内均存在，一套成熟的光学仪器商用前会对各种光学元件进行振动治理。目前较为通用的方案是采用具有一定抗振功能的光学镜杆、光学镜架以及光学面包板实现。要实现优良的隔振效果，光学镜杆必须选择直径超过3cm的不锈钢材料，同时固定光学元件的面包板也需要增加相应的厚度。例如具有飞秒时间分辨率的超快光谱仪，面包板厚度通常超过10cm，若继续提高时间分辨率，对光学元件体积、重量的要求将呈指数型增加，严重制约了高精密光学设备的小
4、因此，亟待需要一种简单、方便、低成本的方法来制备具有高稳定性的复杂曲面全金属反射镜。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜及其制备方法，利用高精密金属3d打印与机械加工技术制备具有蜂窝减振结构的高稳定性复杂曲面的全金属反射镜，通过改进金属反射镜的基材结构与表面磨抛工艺，可以制备出具有高稳定性、无介质薄膜保护的复杂曲面全金属反射镜。
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：包括承载层、蜂窝吸能层和工作层，其中所述蜂窝吸能层承载在所述承载层之上，所述工作层承载在所述蜂窝吸能层之上，所述工作层的表面为工作面。
4、所述工作层的内部预制有散热结构，所述散热结构包括微流通道和热量交换腔，其中所述微流通道包括介质进入通道和介质排出通道，所述介质进入通道的一端开口位于所述工作层的侧面，其另一端与所述热量交换腔连接，所述热量交换腔与所述介质排出通道的一端连接，所述介质排出通道的另一端开口位于所述工作层的侧面，实现对所述工作面的散热降温。
5、所述进气通道的长度大于所述出气通道的长度。
6、所述蜂窝吸能层由垂直蜂窝结构和水平蜂窝结构复合而成，其中所述垂直蜂窝结构设置在所述承载层之上，所述水平蜂窝结构设置在所述垂直蜂窝结构之上。
7、所述垂直蜂窝结构与所述水平蜂窝结构之间设置有桁架层，所述桁架层作为所述水平蜂窝结构的基底。
8、所述水平蜂窝结构与工作层之间设置有桁架层。
9、一种涉及上述高稳定性复杂曲面全金属反射镜的制备方法，其特征在于：包括一体式蜂窝减振结构和超镜面复杂工作曲面，所述一体式蜂窝减振结构为由承载层、蜂窝吸能层和工作层构成的三段式减振结构，其中所述蜂窝吸能层通过金属3d打印构建，所述超镜面复杂工作曲面为所述工作层的工作面，其复杂曲面通过对减振基材铣削而成，超镜面曲面在液态环境中磨抛完成。
10、所述蜂窝吸能层采用多种金属颗粒通过激光3d打印机一体烧结而成。
11、所述蜂窝吸能层中的水平蜂窝结构采用两段打印的方式进行反转错位拼接，以形成整体水平蜂窝结构。
12、所述超镜面曲面在由高沸点、高导热有机材料配置而成的液相中进行磨抛，同时在该液相中混合不同等级的研磨颗粒进行梯度磨抛。
13、本专利技术的优点是：
14、1）本专利技术使用的基材均是通过金属3d打印而成，可根据不同应用场合对基材类型进行激光烧结，以满足不同应用场合，例如底磁、耐腐蚀、耐磨等；
15、2）本专利技术中设计的蜂窝吸能结构，通过水平、竖直方向构建蜂窝结构，可以实现垂直-水平方向振动的隔离；
16、3）本专利技术主体采用蜂窝吸能结构，同等体积下，减重2/3；
17、3）反射镜采用特殊配比的金属通过3d打印制成，材料自身抗氧化，镜面表面不含介质保护膜，对入射光线光学性质影响较小，可用于特殊领域的光学实验；
18、4）反射镜镜面磨抛过程处于液相，降低磨抛过程中局部散热对镜面平整度的影响，液态研磨剂均匀分散，可实现大面积复杂曲面镜面的磨抛；
19、5）反射镜是通过金属3d打印，经过五轴加工中心铣削、磨抛一体成型，具有优良的机械强度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：包括承载层、蜂窝吸能层和工作层，其中所述蜂窝吸能层承载在所述承载层之上，所述工作层承载在所述蜂窝吸能层之上，所述工作层的表面为工作面。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述工作层的内部预制有散热结构，所述散热结构包括微流通道和热量交换腔，其中所述微流通道包括介质进入通道和介质排出通道，所述介质进入通道的一端开口位于所述工作层的侧面，其另一端与所述热量交换腔连接，所述热量交换腔与所述介质排出通道的一端连接，所述介质排出通道的另一端开口位于所述工作层的侧面，实现对所述工作面的散热降温。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述进气通道的长度大于所述出气通道的长度。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述蜂窝吸能层由垂直蜂窝结构和水平蜂窝结构复合而成，其中所述垂直蜂窝结构设置在所述承载层之上，所述水平蜂窝结构设置在所述垂直蜂窝结构之上。
5.根据权利要求4所述的一种高稳定性复杂曲面全
6.根据权利要求4所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述水平蜂窝结构与工作层之间设置有桁架层。
7.一种涉及权利要求1-6中任一项所述高稳定性复杂曲面全金属反射镜的制备方法，其特征在于：包括一体式蜂窝减振结构和超镜面复杂工作曲面，所述一体式蜂窝减振结构为由承载层、蜂窝吸能层和工作层构成的三段式减振结构，其中所述蜂窝吸能层通过金属3D打印构建，所述超镜面复杂工作曲面为所述工作层的工作面，其复杂曲面通过对减振基材铣削而成，超镜面曲面在液态环境中磨抛完成。
8.根据权利要求7所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜的制备方法，其特征在于：所述蜂窝吸能层采用多种金属颗粒通过激光3D打印机一体烧结而成。
9.根据权利要求8所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜的制备方法，其特征在于：所述蜂窝吸能层中的水平蜂窝结构采用两段打印的方式进行反转错位拼接，以形成整体水平蜂窝结构。
10.根据权利要求7所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜的制备方法，其特征在于：所述超镜面曲面在由高沸点、高导热有机材料配置而成的液相中进行磨抛，同时在该液相中混合不同等级的研磨颗粒进行梯度磨抛。
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：包括承载层、蜂窝吸能层和工作层，其中所述蜂窝吸能层承载在所述承载层之上，所述工作层承载在所述蜂窝吸能层之上，所述工作层的表面为工作面。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述工作层的内部预制有散热结构，所述散热结构包括微流通道和热量交换腔，其中所述微流通道包括介质进入通道和介质排出通道，所述介质进入通道的一端开口位于所述工作层的侧面，其另一端与所述热量交换腔连接，所述热量交换腔与所述介质排出通道的一端连接，所述介质排出通道的另一端开口位于所述工作层的侧面，实现对所述工作面的散热降温。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述进气通道的长度大于所述出气通道的长度。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述蜂窝吸能层由垂直蜂窝结构和水平蜂窝结构复合而成，其中所述垂直蜂窝结构设置在所述承载层之上，所述水平蜂窝结构设置在所述垂直蜂窝结构之上。
5.根据权利要求4所述的一种高稳定性复杂曲面全金属反射镜，其特征在于：所述垂直蜂窝结构与所述水平蜂窝结构之间设置有桁架层，所述桁架层...
【专利技术属性】
技术研发人员：和晓晓，潘春辉，贾梦辉，潘海峰，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。