[發明專利]一種溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統

在審

• 申請號: 202110850399.2
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113566962A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 唐靚
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G05D23/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李想

本發明涉及一種溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，屬于天文光譜技術領域。該裝置的雙級溫度控制器通過外層控制導線與隔離腔相連，雙級溫度控制器通過內層控制導線與光學濾波系統相連；所述的輸入光源由輸入光纖導入、輸出光源由輸出光纖導出，輸入光纖、輸出光纖分別貫穿隔離腔接入光學濾波系統的光纖輸入端及光纖輸出端。本發明提供的溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，采用內外雙層溫度控制回路，降低內層溫度控制回路受環境溫度波段的影響和沖擊，可以顯著提高長期工作條件下內部光學濾波器件的溫度穩定性及控制精度（溫度波動10 mK）。

技術領域

本發明涉及一種溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，屬于天文光譜技術領域。

背景技術

當代光學天文光譜觀測對相關終端儀器的精度和穩定性提出了很高的要求。例如，用于高精度視向速度測量的光纖輸入高分辨率光譜儀及定標單元，需要對其光學系統施加高穩定環境控制措施以實現長時間下的低漂移工作。其中，對單個光學元件的溫度控制需要同時滿足高精度和高穩定性要求。為此，通常需要在儀器系統設計中通過選擇合適的材料、溫度補償結構等來盡量降低系統的熱敏感度。以本身熱穩定性較好的熔融石英材料為例，其在室溫下的熱膨脹系數在0.55 x 10^-6 K^-1左右，熱光系數則在8-9 x 10^-6 K^-1左右。盡管如此，如不加控制，環境溫度波動對基于其上的光學元件，尤其是光學濾波器等透射式光學元件性能仍有較大影響。尤其是對亮度較低的目標進行長時間曝光拍攝以及對同一目標的長時間跟蹤測量等來說，相關溫度控制裝置的抗環境溫度波動干擾能力尤為重要。以高精度視向速度測量為例，需要保證在單個觀測夜以及數月甚至數年的長周期觀測中，對相應光纖輸入高分辨率光譜儀及其定標單元中的關鍵光學元件維持溫度波動10 mK甚至更高精度的控制；同時要求減少溫控實現過程中可能引入的機械振動，避免對儀器機械穩定性造成影響。一般的光學濾波系統，適用的連續工作時間較短，可實現的溫度控制穩定性較低。

例如，申請號為201810480418.5的專利公開了一種用于航空機載設備的光學元件組件及其溫度控制裝置，通過內層TEC制冷片、外層TEC制冷片以及夾層導熱體進行熱傳導實現溫度控制，使用風扇保證散熱翅片的有效散熱，可以適應短時間內上百攝氏度的環境溫差變化。但對于天文應用來說，相較于對劇烈環境溫差變化的適應能力，長期的機械、光學穩定性和控制精度更為重要，無法由此類技術方案滿足。

發明內容

本發明針對上述問題提供了溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，

實現無機械振動且抗環境擾動的光學濾波，使其能夠滿足高精度天文光譜觀測中對儀器長期穩定性的要求。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，其特征在于：包括雙級溫度控制器，光學濾波系統，隔離腔，輸入光纖，輸出光纖，輸入光源，輸出光源；所述的光學濾波系統位于隔離腔內；所述的雙級溫度控制器通過外層控制導線與隔離腔相連，雙級溫度控制器通過內層控制導線與光學濾波系統相連；所述的輸入光源由輸入光纖導入、輸出光源由輸出光纖導出，輸入光纖、輸出光纖分別貫穿隔離腔接入光學濾波系統的光纖輸入端及光纖輸出端。

本發明所述的溫度可控的光纖輸入輸出光學濾波系統，所述的隔離腔內布置內腔體，隔離腔沿軸向的兩個端面分別設有安裝孔，安裝孔與內腔體相連通；內腔體的軸向兩端分別設有側蓋；隔離腔兩端的安裝孔內分別設有與輸入光纖相連的光纖連接器及與輸出光纖相連的光纖連接器；光纖連接器與側蓋相固定；