一种高功率高精度大面阵光束调整装置的制作方法

本发明涉及精密光机电，具体涉及一种高功率高精度大面阵光束调整装置。

背景技术：

1、太阳能发电卫星是指能够在轨道上将太阳能通过工程技术手段有效采集、转化并传输到地面，再转化成为电能供地面使用的系统。整个过程将经历太阳能—电能—激光—电能，或太阳能—激光—电能的能量转变过程。空间太阳能电站将成为人类利用空间能源的基础设施以及人类探索宇宙和空间物质资源开发的基础设施，而激光无线能量传输系统是其中关键组成部分。激光无线能量传输系统包括星载发射端以及地面接收端，主要完成能量传输卫星与地面能量接收系统之间的无线能量传输功能。

2、高功率高精度大面阵光束调整装置主要功能用于实现反射镜偏转面阵的控制功能，反射镜控制器接收控制指令，驱动反射镜机构的音圈电机运动，通过柔性铰链机构带动反射镜组件转动，达到光线方向控制的目的，偏转面阵通过位置传感器检测，通过相应控制算法实现闭环控制。主要用于激光传能、激光干扰等需高精度跟踪领域中。

3、高功率高精度大面阵光束调整装置系统偏转范围小，频率响应特性要求高，要求系统无摩擦，体积小，结构紧凑，而传统的球副、滚动副、滑动副等传动机构存在摩擦与间隙，气浮轴承，磁浮轴承构成的导轨虽然可以消除摩擦，但是装置价格贵，体积大，设备复杂，难以维护，所以这些机构都不适合应用于高功率高精度大面阵光束调整装置系统。

4、柔性无轴式光束调整装置，因其精度高、重复性好、运动平稳、无摩擦以及体积小等优点，一直是近年来的研究热点。然而传统柔性无轴式光束调整装置不具备散热作用，由于反射镜不断调整，音圈电机快速变化的磁通密度，在装置内产生大量热量，另外反射镜吸收部分高功率激光辐照，导致光束调整装置热量升高，使反射镜镜面形变，涡流传感器产生温漂，最终影响光束调整装置的调整精度；随着对光束调整指向要求越来越高，发散角要求越来越小，光学系统的口径越来越大，传统的光束调整装置通光口径无法满足使用要求；传统光束调整由于音圈电机定子和转子之间的间隙有限，使得光束调整装置调整面阵偏小，难以满足大偏转面阵要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其目的在于解决光束调整装置调整大偏转面阵的问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明提供了一种高功率高精度大面阵光束调整装置，包括反射镜、圆柱柔性铰链、音圈电机、中心式柔性杆和基座，反射镜设置在圆柱柔性铰链和中心式柔性杆的一端，所述圆柱柔性铰链的另一端设置有音圈电机，音圈电机设置在基座上，所述中心式柔性杆的另一端设置在基座上；

4、基座内设置有还设置有涡流传感器，涡流传感器设置在反射镜组件的周围。

5、在一实施例中，所述发射镜的底部设置有微通道水冷板。

6、在一实施例中，所述音圈电机的内部设置有铁心和线圈，圆柱柔性铰链设置在铁心上。

7、在一实施例中，所述微通道冷板内部设置有蛇形分布通道布置结构，预留水冷剂入口及出口通道，与水冷波纹软管连接，水冷波纹软管与基座连接，最后通过基座底部的水冷波纹软管接口连接，实现水冷散热。

8、在一实施例中，所述反射镜上镀高反射率膜层。

9、在一实施例中，反射镜的镜坯材料为铍。

10、本发明所达到的有益效果为：

11、本发明一种高功率高精度大面阵光束调整装置，设计了圆柱柔性铰链，并采用中心式柔性杆，在反射镜进行偏转时，对音圈电机内部铁心、线圈和外壳之间的相对运动施加补偿，同时选用大推力音圈电机，轻量化反射镜，选用铍作为反射镜镜坯材料，实现光束大面阵大角度偏转。偏摆角可达±5°～±10°，同时镜片尺寸可以更大，达到100mm～200mm。

12、本发明一种高功率高精度大面阵光束调整装置，位移测量采用非接触式传感器测量，测量精度高，相互之间无串扰，测量精度高。位移传感器测量方式为差动测量，测量精度可达几十纳米甚至几纳米。

13、本发明一种高功率高精度大面阵光束调整装置，设计了一种微通道冷板内部采用蛇形分布通道布置结构，同时在反射镜上镀高反射率膜层，综合效果可使装置温度稳定在20℃±5℃。

技术特征：

1.一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：包括反射镜(1)、圆柱柔性铰链(2)、音圈电机(3)、中心式柔性杆(4)和基座(5)，反射镜(1)设置在圆柱柔性铰链(2)和中心式柔性杆(4)的一端，所述圆柱柔性铰链(2)的另一端设置有音圈电机(3)，音圈电机(3)设置在基座(5)上，所述中心式柔性杆(4)的另一端设置在基座(5)上；

2.根据权利要求1所述的一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：所述发射镜的底部设置有微通道水冷板。

3.根据权利要求1所述的一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：所述音圈电机(3)的内部设置有铁心和线圈，圆柱柔性铰链(2)设置在铁心上。

4.根据权利要求1所述的一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：所述微通道冷板内部设置有蛇形分布通道布置结构，预留水冷剂入口及出口通道，与水冷波纹软管连接，水冷波纹软管与基座(5)连接，最后通过基座(5)底部的水冷波纹软管接口连接，实现水冷散热。

5.根据权利要求1所述的一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：所述反射镜(1)上镀高反射率膜层。

6.根据权利要求1所述的一种高功率高精度大面阵光束调整装置，其特征在于：反射镜(1)的镜坯材料为铍。

技术总结
本发明涉及精密光机电技术领域，具体涉及一种高功率高精度大面阵光束调整装置。包括反射镜、圆柱柔性铰链、音圈电机、中心式柔性杆和基座，反射镜设置在圆柱柔性铰链和中心式柔性杆的一端，所述圆柱柔性铰链的另一端设置有音圈电机，音圈电机设置在基座上，所述中心式柔性杆的另一端设置在基座上；基座内设置有还设置有涡流传感器，涡流传感器设置在反射镜组件的周围。设计圆柱柔性铰链，并采用中心式柔性杆，在反射镜进行偏转时，对音圈电机内部铁心、线圈和外壳之间的相对运动施加补偿，同时选用大推力音圈电机，轻量化反射镜，选用铍作为反射镜镜坯材料，实现光束大面阵大角度偏转。

技术研发人员：王凯明,石德乐,徐红艳,黄秀军,杜丙川,周洪文,孟昊博,王旭东,侯欣宾,刘自立
受保护的技术使用者：山东航天电子技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24