一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置的制作方法

本发明涉及精密光学仪器，尤其是涉及一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置。

背景技术：

1、三路共光路分光棱镜系统因能够将单束入射光按照预设比例等能量或不等能量地分为三路并行出射光束，在傅里叶变换光谱仪、相干激光雷达、三通道荧光探测及光学相干层析成像等领域具有广泛的应用前景。该类系统的核心光学部件为由三个沿同一光轴依次排列的棱镜组成的分光棱镜组，相邻棱镜之间设置有微米级精度的空气间隙，棱镜相邻面上镀制有具有特定分光比的多层介质分光膜层；

2、然而，现有三路共光路分光棱镜光学系统在使用过程中仍存在以下技术缺陷：

3、第一，分光棱镜组的各棱镜通常通过刚性连接件直接固定安装于壳体的内壁，当系统受到外部机械震动或冲击时，震动能量通过刚性安装路径直接传递至各棱镜，容易导致棱镜之间的相对位置发生微小偏移，进而引起三路出射光束的光轴指向漂移和分光比波动，严重影响系统的测量精度和稳定性。虽然部分现有技术尝试在棱镜外侧设置橡胶垫等减震元件，但橡胶垫仅能提供单一方向的被动减震，对于来自多方向的耦合震动（如随机振动和冲击振动）的衰减效果有限，且橡胶垫长期使用后存在老化硬化问题，减震性能会逐步退化；

4、第二，分光棱镜组通常封装于密闭壳体内，壳体内部的空气间隙直接暴露于壳体内的封闭环境中。在系统长时间运行或在不同温湿度环境之间切换使用时，壳体内部残留的湿气以及壳体密封材料缓慢释放的水分和有机挥发物会在壳体内积聚。水汽分子能够通过扩散作用渗透进入分光膜层的微纳孔隙内部，改变膜层的有效折射率并引起膜层水解和脱层，导致分光比偏离设计值且性能发生不可逆的退化；同时，湿气引起的空气间隙折射率变化会进一步影响干涉测量的相位精度。此外，悬浮于壳体内空气中的微尘颗粒一旦附着于棱镜光学表面，将引起散射损失和光能衰减，影响三路光束的能量一致性；

5、第三，现有密封壳体的换气维护操作较为繁琐。当需要对壳体内部进行除湿、净化或气体置换时，通常需要拆卸壳体或使用外接气源设备进行吹扫，操作过程复杂且容易引入新的污染物。部分方案虽然设置有换气接口，但换气时壳体内部原有的气体直接排放至外部环境中，无法形成有效的循环净化，换气效率较低。同时，换气过程中密封壳体内部的气压平衡难以精确控制，容易因内外压差过大对光学元件产生不利影响；

6、第四，前置准直镜组作为入射光路中的重要光学元件，其光学表面在长期使用过程中容易积累灰尘和污染物，导致透射率下降和光束质量退化。现有的前置准直镜组通常需要定期拆卸进行手动清洁，清洁操作不仅费时费力，而且反复装拆会影响镜组的光轴对准精度，重新装调过程复杂。

7、现有技术中，三路共光路分光棱镜光学系统装置在使用过程中，存在棱镜减震效果差、壳体内湿气和污染物难以有效去除以及前置光学元件清洁维护困难的问题，为此我们提出了一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在三路共光路分光棱镜光学系统装置在使用过程中，存在棱镜减震效果差、壳体内湿气和污染物难以有效去除以及前置光学元件清洁维护困难的缺点，而提出的一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置。

2、本技术提供的一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置采用如下的技术方案：

3、一种三路共光路分光棱镜减震光学系统装置，包括壳体和镜筒，镜筒与壳体固定连通，镜筒的外侧固定安装有固定套，镜筒内安装有前置准直镜组；

4、分光棱镜组，分光棱镜组的底部和顶部均固定安装有多个连接柱，多个连接柱的一端分别与壳体的顶部内壁和底部内壁固定连接，分光棱镜组的外侧固定连接有两个高阻尼橡胶垫，两个高阻尼橡胶垫分别固定安装在壳体的两侧内壁；

5、第一透光窗口、第二透光窗口和第三透光窗口，第一透光窗口、第二透光窗口和第三透光窗口固定连通在壳体的外侧；

6、密封座，密封座安装在镜筒的一侧，密封座内开设有安装槽，安装槽内设置有换气机构，换气机构用于对壳体内部进行换气处理。

7、进一步地，所述安装槽的两侧内壁均固定安装有陶瓷加热片，安装槽的底部内壁开设有进气通道，进气通道内固定安装有滤网。

8、进一步地，所述安装槽的一侧内壁开设有通孔，通孔内转动安装有传动杆，传动杆的一端与传动轴的外侧分别固定安装有第二伞齿轮和第一伞齿轮，第二伞齿轮和第一伞齿轮相啮合，当传动轴转动时，第一伞齿轮带动第二伞齿轮转动。

9、进一步地，所述矩形杆的另一端固定安装有连接杆，连接杆的外侧固定连接有清洁海绵，清洁海绵与前置准直镜组相配合，当矩形杆转动时，连接杆带动清洁海绵旋转。

10、进一步地，所述环形螺纹槽的一侧内壁开设有滑孔，滑孔内滑动安装有导杆，导杆的一端固定连接有堵头，壳体的一侧开设有出气口，堵头滑动安装在出气口内，导杆的一端与螺纹套相配合，当螺纹套转动至一定位置时，螺纹套挤压导杆水平移动。

11、进一步地，所述导杆的外侧固定安装有连接块，导杆的外侧套设有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与连接块的外侧和环形座的外侧固定连接。

12、进一步地，所述镜筒的外侧固定安装有环形座，环形座的一侧开设有环形螺纹槽，环形螺纹槽内转动安装有螺纹套，螺纹套固定安装在密封座的外侧，当转动螺纹套时，可以对密封座进行拆装。

13、进一步地，所述传动杆的一端开设有矩形槽，矩形槽内滑动安装有矩形杆，矩形杆的一端固定连接有第一弹簧，第一弹簧的一端与矩形槽的一侧内壁固定连接，当传动杆转动时，传动杆通过矩形槽带动矩形杆转动。

14、进一步地，所述密封座内开设有出气通道，出气通道与安装槽相通，镜筒内开设有连接通道，连接通道与出气通道相配合，连接通道与壳体相通。

15、进一步地，所述换气机构包括安装板，安装板固定安装在安装槽内，安装板的底部固定安装有驱动电机，安装板上转动安装有传动轴，传动轴的一端与驱动电机的输出轴固定连接，传动轴的外侧固定连接有叶轮，当开启驱动电机时，传动轴带动叶轮旋转。

16、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

17、1.本方案通过在分光棱镜组的顶部和底部设置连接柱实现弹性支撑连接，同时在分光棱镜组的两侧固定安装高阻尼橡胶垫，连接柱提供轴向柔性支撑，高阻尼橡胶垫提供径向震动衰减，二者协同工作实现了对分光棱镜组的多维减震保护，有效抑制了外部震动沿不同方向传递至棱镜，保证了各棱镜之间相对位置的长期稳定性，进而确保了三路出射光束的光轴指向精度和分光比的稳定性；

18、2.本方案通过在密封座内设置换气机构，利用驱动电机带动叶轮旋转将外部空气经滤网过滤后引入壳体内，同时通过出气口将壳体内原有气体排出，实现了对壳体内部气体的主动置换和循环净化，能够有效去除壳体内部积聚的湿气和有机挥发物，维持壳体内部干燥洁净的光学环境，防止分光膜层受潮退化和光学表面污染；

19、3.本方案通过在换气机构的传动轴上设置第一伞齿轮与传动杆上的第二伞齿轮啮合传动，当驱动电机运转进行换气操作时，传动杆同步带动矩形杆和连接杆旋转，进而驱动清洁海绵对前置准直镜组的光学表面进行擦拭清洁，实现了换气过程中对前置准直镜组的在线自清洁，无需拆卸镜筒即可完成镜面维护，避免了反复装拆对光轴对准精度的影响，显著降低了维护难度和工时成本。

20、本发明通过连接柱与高阻尼橡胶垫实现分光棱镜组多维减震，并利用换气机构对壳体内部进行循环净化，同时通过伞齿轮传动驱动清洁海绵在换气时对前置准直镜组进行在线自清洁，三种功能协同作用，有效提升了系统的震动稳定性、环境适应性和维护便捷性。