一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置的制作方法

本发明涉及一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可实现对强激光光束以满足物象传递关系方式实现远程扩（缩）束传输，添加滤波小孔后也可实现空间滤波功能，相比较传统的机械真空管的结构，该装置不需要复杂的机械结构与附加供电装置，体积小结构简单，不需要额外的真空维护设施，成本低，可广泛用来替代目前机械式空间滤波器应用的工程与研究场合。

背景技术：

1、当强激光光束以4f系统以像传递方式传输时，当注入激光比较强时，在大气环境下，凸透镜后共焦位置很容易被击穿；为不影响光束正常传输，焦点两侧附近的传输光路需置于真空腔体内，注入真空腔体两端激光强度需低于窗口损伤阈值，同时腔体内需维持足够的真空度以避免出现击穿现象。

2、传统真空腔体通常为金属真空腔体结构，需配套真空泵与分子泵的在线抽气接口，同时需以离子泵长期运行来维持管道内的真空度，由于附属真空设备多，故这种真空腔不但体积庞大且需一直供电维持是其明显弊端。

3、本发明以玻璃真空管道替代了机械真空腔，并在玻璃管道内置环状中空结构的非蒸发型吸气剂以维持腔体内高真空度，装置体积小，重量轻，不需额外真空维护，可长期稳定在线运行工作。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，该装置中，以密封玻璃真空管道替代传统的金属真空管道，并以中空环状层叠结构的非蒸发型系吸气剂来长期维持管内高真空度，从而实现以体积小重量轻不需额外真空供电与维护的玻璃真空管结构替代传统金属管的结构。

2、本发明的技术解决方案：

3、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置,包括两块透镜和一个高真空度玻璃管,该真空玻璃管由一个玻璃管与两块通光窗口玻璃焊接密封而成；所述真空玻璃管内中间位置设置有孔；其特征在于，在所述孔一侧设置有非蒸发型吸气剂，可通过加热方式激活；所述真空玻璃管内密封后真空度不低于1×10-6pa，所述真空玻璃管厚度不小于1mm；所述真空玻璃管长度，不小于30cm；所述真空玻璃厚度不小于1mm；所述两块通光窗口玻璃面型要求要求透射pv优于1/3λ；；所述真空玻璃管内壁中间位置两端设置有1凸起或凹陷的限位区域，所述非蒸发型吸气剂设置于该限位区域内。所述真空玻璃管两端设置有输入、输出透镜；所述两块通光窗口玻璃厚度不小于1mm。所述两块透镜均为凸透镜，两块透镜焦距之和大于所述真空玻璃管总长加10mm。

4、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述非蒸发型吸气剂外设置有透气金属层，所述非蒸发型吸气剂为非蒸发型吸气剂合金。所述玻璃管为石英玻璃、硼酸盐玻璃、蓝宝石玻璃管；所述真空玻璃管两端分别与两块通光窗口玻璃焊接封装方式为热熔或激光焊接封装；所述真空玻璃管内壁中间位置两端设置有凸起或凹陷的限位区域，所述限位区域为环形、半圆形结构。所述非蒸发型吸气剂外缘设置有弹性开口卡簧，所述卡簧固定在所述真空管内壁限位区域内。

5、一种高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述吸气剂外设置的透气金属和或，非蒸发型吸气剂呈半层圆或环状中空分布，并层叠堆叠构成；光束经输入透镜聚焦缩束，通过所述吸气剂位置时，从其中空位置通过；所述非蒸发型吸气剂和或，所述吸气剂外设置的透气金属层，在真空玻璃管内的空间分布占比不小于管内空间的1%；所述非蒸发型吸气剂在真空玻璃管内的空间分布占比不大于管内空间的10%。

6、一种高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述真空玻璃管内中间位置设置有孔由不锈钢构成；优选的，该有孔器件材质由钨合金或钽合金或钨钽合金构成。

7、一种高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述非蒸发型吸气剂或所述吸气剂外设置的透气金属层，形状为相同内外口径样式9，10；可选的，其内口径形状也可呈递减的样式4，6。

8、一种高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述真空玻璃管外，设置有电磁感应加热装置。

9、一种高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述电磁感应加热装置，通过以下方

10、式工作：

11、步骤1，单位时间内温度逐渐升高至400-500摄氏度；

12、步骤2，不小于1小时时间内维系加热温度以激活真空管内非蒸发型吸气剂；

13、步骤3，单位时间内温度逐渐降低至环境温度；

14、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，当入射激光经入射凸透镜1后进入真空玻璃管3，经过小孔5后出真空玻璃管3，透过出射透镜8后输出。玻璃真空管两端为第一窗口玻璃2与第二窗口玻璃7，小孔光阑5放置在真空管中间，小孔光阑两侧对称放置非蒸散型吸气剂泵4与6，环形吸气剂间隔层叠放置于金属滤网套筒中。吸气剂以电磁感应加热的方式激活，以长期保持管道内的高真空度10-5~10-7pa。

15、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置,包括一个高真空度玻璃管，可选的，该真空玻璃管由一个玻璃管与两块通光窗口玻璃在高真空环境下熔封而成；所述真空玻璃管两端设置有输入、输出透镜；所述真空玻璃管内中间位置可放置空间滤波器光阑；在玻璃真空管中间位置设置有非蒸发型吸气剂，可选的，所述吸气剂以环形层叠结构封装于透气金属滤网中空环柱结构内，所述吸气剂以电磁感应方式激活。

16、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述吸气剂及其金属滤网框架设置在玻璃管道中部，并以弹性卡簧固定在相应的位置上且卡簧外径匹配玻璃管内径。

17、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述非蒸发型吸气剂及其金属滤网框架呈半圆环或环形中空分布，并层叠堆叠构成；光束经输入透镜聚焦缩束，通过所述吸气剂位置时，从其中空位置通过。

18、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，所述非蒸发类吸气剂依次层叠分置于环柱形金属滤网中，也可以颗粒状吸气剂填装在中空环状或半圆状金属滤网内。可设为相同内外口径样式9，10，也可设计为内口径递减的梯形样式4，6。

19、一种可用于强激光光束像传递系统中的高真空度玻璃管道4f装置，其特征在于：对封装后的真空管中的吸气剂以电磁热感应方式激活后使用。

20、一种用于光束传输的高真空玻璃空间滤波器装置，可选的，对真空管中吸气剂激活的装置与流程如下，将真空密封后的管道放置在电磁感应加热线圈11中，线圈位置覆盖整个环状层叠结构吸气剂单元，并以红外测温仪12实时监测管内吸气剂位置温度，温度信号传输至控制计算机14，并反馈至电磁加热电源13，通过设定预设加热流程完成对吸气剂的激活。通过以下方式工作：

21、步骤1，单位时间内温度逐渐升高至400-500摄氏度；

22、步骤2，不小于1小时时间内维系加热温度以激活真空管内非蒸发型吸气剂；

23、步骤3，单位时间内温度逐渐降低至环境温度。

24、优选的，通过以下方式工作：

25、步骤1：以温度高于150摄氏度热风持续对吸气剂及其金属网状容器进行干燥预处理，持续时间不少于90分钟，完成预处理后置入玻璃管中，进入下一道程序；

26、步骤2： 吸气剂及其金属网状容器固定置入并定位固定于玻璃管中间位置，在高真空（<10-6pa）的环境下密闭抽气24h，做真空管道及吸气剂与金属网状容器的放气预处理;

27、步骤3：对整个玻璃真空管道进行真空融封处理，完成后的真空管在恒温环境下静置24h以上；

28、步骤4： 将玻璃真空管道置于电磁感应加热线圈，线圈位置覆盖吸气剂及其金属网状容器区域，并以柔性隔热材料覆盖该区域外的一部分管壁，以红外测温方式对加热区域进行实时温度监控；

29、步骤5：以不高于每分钟提升3摄氏度速度均匀升温，每半小时保持恒温5分钟，然后继续提升，温度达到360摄氏度后，提升温度速度降低到低于每分钟提升2摄氏度；

30、步骤6：当温度到达400度后，此时吸气剂已进入激活温度区，将升温速度进一步降低到低于每分钟提升1摄氏度，每半小时保持恒温5分钟；以此方式将温度提升至500度后，维持恒温半小时，以完全激活吸气剂；

31、步骤7：完成激活步骤后，做渐次退温处理，退温速度不高于每分钟降温3度，每半小时维持此时温度5分钟，当温度降至室温，静置6小时后，玻璃真空管可移出电磁感应加热线圈，激活后的玻璃真空管真空度优于10-6pa，并可长期（大于3年）在普通大气环境下使用；

32、步骤8： 如长期使用后，当真空管内焦点位置出现电离，传输像面近场质量下降，无法穿孔这种故障时，可对该管做二次激活的处理，基本步骤为上述步骤5-步骤7；通常情况下，经过再次激活后，真空度可在一段时间内得到恢复，在反复激活使用后，真空度在激活后不能恢复的情况下，需要做更换真空管或者更换吸气剂的处理；对于一些工程需长期稳定运行的情况下，通光玻璃真空管道外可常设电磁感应加热装置以便于在线真空维护。

33、整个装置体积小，重量轻，成本低，不需额外真空维护，可长期稳定运行工作。