Para realizar testes de dispositivos infravermelhos em ambiente de vácuo a baixa temperatura de 100 K, foi projetado um sistema de colimação três-reflexões fora do eixo. Este sistema utiliza um design sem calor, e a estrutura inteira é feita de material SiC. Nas conexões entre o corpo do espelho e a estrutura de suporte, são usados pinos expansíveis em forma de C como estrutura flexível para compensar a deformação das conexões em baixa temperatura. Exceto pelos espelhos, o restante do sistema está totalmente envolvido em uma placa de resfriamento por radiação a baixa temperatura. A estrutura de suporte isolante com baixa condutividade térmica atua como uma barreira térmica na cadeia de condução de calor, proporcionando suporte isolante e resfriamento rápido para o sistema. A análise de simulação dos espelhos individuais a 100 K mostrou que o erro de forma das superfícies dos espelhos primário, secundário e terciário foram todos menores que λ/50; a análise completa do sistema mostrou que o erro de forma dos três espelhos não excede λ/30. Em temperatura ambiente, a diferença da frente de onda nos campos de visão do sistema varia entre λ/14 e λ/8, enquanto em baixa temperatura varia entre λ/8 e λ/7; conforme o critério de Rayleigh, a superfície da onda pode ser considerada sem defeitos. Quando λ=632,8 nm, a função de transferência de modulação (Modulation Transfer Function, MTF) do sistema na frequência de 50 lp/mm é maior que 0,7 em temperatura ambiente; em baixa temperatura, a MTF é maior que 0,6, atendendo aos requisitos de uso do sistema. Os resultados da simulação mostram que o sistema de colimação pode emitir feixes paralelos estáveis em ambiente de vácuo a 100 K, atendendo às necessidades de teste de dispositivos infravermelhos em baixa temperatura. No experimento de resfriamento radiativo rápido de materiais, após 18 horas, a temperatura estabilizou em 130 K; após 30 horas, a temperatura do bloco do espelho SiC estabilizou em 110 K. Este experimento verificou a viabilidade do resfriamento radiativo rápido de espelhos de SiC.

Projeto de sistema óptico;Sistema de colimação;Sistema três-reflexões fora do eixo;Infravermelho;Análise opto-mecânico-térmica;Baixa temperatura