[發明專利]一種光學天線離焦弓形雙金屬熱補償裝置

有效

• 申請號: 202010897708.7
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112099175B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 代鋒;張學嬌;陳安和;任蘭旭;裘海東
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發明涉及一種光學天線離焦弓形雙金屬熱補償裝置，包括鏡座、底座、弓形結構、次鏡和鎖緊螺母，以鏡座為中心，沿圓周均分平面內伸出至少三個臂構成底座；以鏡座為中心，沿圓周均勻分布伸出至少三個臂構成弓形結構，弓形結構與底座中心面重合且數量一致；弓形結構與底座在臂的末端連接在一起，安裝在光學天線基礎上；弓形結構與底座不共面并成一定角度；光學天線的鏡筒中設置有主鏡和次鏡，當溫度升高時，鏡筒膨脹，引起主、次鏡間距變大；當溫度降低時，鏡筒收縮，引起主、次鏡間距變小。本發明利用雙金屬熱膨脹系數的差異，在環境溫度變化時，無需額外提供功率，借助變形差補償光學鏡片的離焦。

技術領域

本發明涉及一種光學天線離焦弓形雙金屬熱補償裝置，屬于激光通信技術領域。

背景技術

激光通信通信容量大，帶寬寬，保密性強，尤其是由于其可以采用不可見光，同時方向性很強，很難被偵測和發現，具有極高的保密性。激光通信的應用將會越來越廣泛，近年來空間激光通信技術得到快速發展，國內外成功建立了星間、星地鏈路的演示驗證系統。隨著高分辨率觀測技術和高數據率信息傳輸的迫切需求，建立起激光通信空間傳輸網絡迫在眉睫。光學天線是激光通信終端的重要部件，它承擔光束發射、接收任務，壓縮發射激光束發散角和壓縮接收光束大小。

在空間軌道環境中，將經歷高真空日照和進入陰影區的冷空間環境，最高溫達500K，最低溫度可低至3K。雖然對光學天線進行了很好的熱控設計，但對光學設備仍然會發生小幅溫變環境下的光學離焦。根據實際在軌測試數據證明，的確發生了離焦。光學天線熱變形導致鏡間距變化，產生離焦，進而引起發射光束束散角變大，接收光束像質變化降低接收光路信噪比，最終影響捕跟、通信鏈路建立。

目前光學設備或儀器在溫變環境下的補償方式主要有2種：主動式補償和被動式補償。

主動式補償采用手動、機械或機電等方式對補償機構進行調節，達到離焦補償目的，但是需要復雜的控制電路，且需要消耗額外的能量；

機械被動式補償的主要原理是通過使一個或一組透鏡在光軸方向上進行移動進而完成對光學系統的消熱差設計，但是增加了鏡筒的體積和重量。

發明內容

本發明的技術解決問題：本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種光學天線離焦弓形雙金屬熱補償裝置，實現溫變環境中對光學天線內部鏡面的離焦自動補償。

本發明的技術解決方案：

一種光學天線離焦弓形雙金屬熱補償裝置，包括鏡座、底座、弓形結構、次鏡和鎖緊螺母，

以鏡座為中心，沿圓周均分平面內伸出至少三個臂構成底座；以鏡座為中心，沿圓周均勻分布伸出至少三個臂構成弓形結構，弓形結構與底座中心面重合且數量一致；弓形結構與底座在臂的末端連接在一起，安裝在光學天線基礎上；弓形結構與底座不共面并成一定角度；

光學天線的鏡筒中設置有主鏡和次鏡，當溫度升高時，鏡筒膨脹，引起主、次鏡間距變大；當溫度降低時，鏡筒收縮，引起主、次鏡間距變小；

鏡座上設置臺階，弓形結構內徑中心套在鏡座上，并且通過鏡座上的臺階限位，然后通過鎖緊螺母鎖緊在鏡座上，次鏡粘接在鏡座中心軸端；

弓形結構與底座之間的熱膨脹系數不同；

當環境溫度升高，由于底座和弓形結構熱膨脹系數不同，整個熱補償裝置帶動次鏡向主鏡方向移動，補償鏡筒的熱膨脹；當環境溫度降低，整個熱補償裝置帶動次鏡向遠離主鏡方向移動，補償鏡筒的熱收縮。

進一步的，光學天線鏡筒采用鋁基碳化硅材料制作。

進一步的，底座與鏡座一體結構。

進一步的，次鏡位于鏡座一端，且位于靠近弓形結構的一側。

進一步的，弓形結構與底座之間角度范圍為5°-20°。