CN117083552A - 用于温度鲁棒性激光束组合和传送的光机械组件 - Google Patents

Abstract

用于温度鲁棒性激光束处理的光机械组件(100)包括基板(110)和光学板(130)。基板包括用于容纳激光束的源(160)的源区域(112)以及远离源区域定位并包括第一锚定点(116)和第二锚定点(118)的光处理区域(114)。光学板设置在光处理区域中并且包括第一部分(132)和第二部分(134)以及将第一部分和第二部分互连的柔性联接器(136)。第一部分和第二部分分别在第一锚定点和第二锚定点处固定至基板。柔性联接器允许在光学板和基板存在不同热膨胀的情况下第一锚定点和第二锚定点之间的距离的热引起的变化。该组件还包括用于操纵来自激光源的激光束的线性布置的一系列光学元件(142)。每个光学元件都与第一部分(132)刚性地结合。光学板(130)的热膨胀系数(CTE)与光学元件(142)的CTE匹配。

Description

用于温度鲁棒性激光束组合和传送的光机械组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年1月29日提交的美国专利申请序号63/143,670的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及在存在温度变化的情况下激光束成形和引导，具体地涉及适于减少温度引起的激光束空间特性变化的光机械组件。

背景技术

可以产生具有高度空间相干性的激光。高空间相干性提供了使用白炽灯泡甚至发光二极管等非相干光源无法实现的空间控制水平。例如，激光束可以紧密聚焦或形成良好准直的激光束，从而在长距离上保持相对较小的光束直径。因此，可以非常精确地将激光束传送到目标位置，并且此外，以明确定义的横向尺寸和会聚/发散将激光束传送到目标位置。然而，这种空间控制可能会受到环境温度变化的影响。当环境温度变化时，或者当激光系统的内部部件产生热量时，用于操纵激光束的光学元件可能会膨胀或收缩，并且它们的位置可能由于支撑光学元件的结构的热膨胀或收缩而移位。这些温度影响可能会导致各种问题，例如激光束指向误差、准直损失以及会聚/发散的变化导致纵向焦点偏移。这里，术语“横向”和“纵向”是相对于参考激光束的局部传播方向来定义的。

许多基于激光的技术依赖于激光束的稳定空间特性。此类技术可以利用多种方案来在存在温度变化的情况下稳定空间激光束特性。可以主动控制激光系统或其一个或多个关键子系统的温度，以在整个宽温度范围内维持恒定温度。光学元件和/或支撑结构的材料可以限于具有相对低的热膨胀系数的材料。另一种选择是主动控制某些光学元件以纠正温度引起的变化。例如，改变激光束指向或激光束参数(例如腰部尺寸、腰部位置和瑞利(Rayleigh)范围)。

现代基于激光的流式细胞术是需要激光束稳定空间特性的技术的一个例子。在流式细胞术中，激光束聚焦在流动的样品上。通常，当流动样品中荧光标记的细胞一一通过激光束焦点时，荧光、前向散射激光和侧向散射激光被独立检测，从而通过细胞的荧光特性和大小来识别细胞。激光束在其焦点处的横向轮廓在平行于样品流路的维度上可能较窄，而在垂直于样品流路的横向维度上可能较细，窄的尺寸小至约10-15微米。可靠、准确的细胞识别依赖于激光束焦点的稳定。大多数市售流式细胞仪都配备了多个激光器，每个激光器具有不同的波长，以便与许多不同的荧光团兼容并用于处理用不同荧光团组合标记的样品。直到最近，不同的激光束在不同位置与样品流路相交，并且每个激光通道都有自己独立的侧向散射荧光检测系统。然而，最近，已经开发出所谓的光谱流式细胞仪。光谱流式细胞仪将所有激光束共同传播并共同聚焦到与样品流路相交的同一平面。与传统的流式细胞术相比，光谱流式细胞术使用所有激光通道共用的单侧散射荧光检测系统。该荧光检测系统使用光谱仪来区分不同的波长。

发明概述

本文公开了用于激光束的温度鲁棒性传送的光机械组件。目前的光机组件基于双管齐下的方法来减少温度变化对用于操纵激光束的子组件的影响：(1)子组件的材料具有相对较低的热膨胀系数，以及(2)子组件与支撑基板之间的机械解耦防止基板的热膨胀或收缩迫使子组件膨胀、收缩或变形。对于本公开的其余部分，除非另有说明，否则术语扩张涵盖正扩张和负扩张(即，收缩)。光机械组件的温度可以响应于环境温度的变化或者随着从内部源(例如激光器)产生热量而变化。流式细胞仪可以利用当前公开的用于温度鲁棒性激光束传送的组件，以在与样品流路的交叉点处维持稳定的激光束焦点。

相同的原理适用于用于多个激光束的温度鲁棒性组合和传送的光机械组件。在这种梁组合组件中，由热膨胀系数相对较低的材料制成的多个不同的子组件由公共基板支撑。每个子组件在该激光束与其他激光束组合以形成复合激光束之前操纵不同的相应激光束。每个子组件和支撑基板之间的机械解耦防止基板的热膨胀迫使子组件膨胀或变形。当前公开的光束组合组件适合并入光谱流式细胞仪中，其中它们可以在与样品流路的交叉点处维持复合多色激光束的稳定焦点。

一方面，用于温度鲁棒性激光束处理的光机械组件包括基板。基板包括用于容纳激光束源的源区域和远离源区域定位并包括第一锚定点和第二锚定点的光处理区域。该组件还包括设置在光处理区域中的光学板。光学板包括第一部分和第二部分以及将第一部分和第二部分互连的柔性联接器。第一部分和第二部分分别在第一锚定点和第二锚定点处固定至基板。柔性联接器允许在光学板和基板存在不同热膨胀的情况下第一锚定点和第二锚定点之间的距离的由热引起的变化。此外，该组件包括一系列线性布置的光学元件，用于操纵来自激光源的激光束。每个光学元件与光学板的第一部分刚性地结合，并且沿着与第一锚定点和第二锚定点之间的线重合的激光束的传播轴布置。光学板的热膨胀系数(CTE)(a)与光学元件的CTE匹配到20％以内；(b)低于基板的CTE。

另一方面，用于激光束组合的温度鲁棒性光机械组件包括基板，该基板具有正交的纵向维度和横向维度并且包括一系列源区域。源区域沿横向维度分布，并且各自构造成容纳用于生成相应激光束的激光源。该组件还包括在纵向维度上从源区域序列偏移的相应光学子组件序列。每个光学子组件包括固定至基板的光学板。每个光学板包括至少一个挠曲件以适应光学板和基板的不同热膨胀。至少一个光学子组件包括线性布置的一系列光学元件，该一系列光学元件(a)与光学板刚性地结合，(b)其特征在于热膨胀系数(CTE)与光学板的CTE匹配到20％以内，并且(c)构造成操纵从相应源区域接收的激光束。该组件还包括与光学子组件中的第一光学子组件的光学板刚性地结合的镜子。另外，对于一个或多个后续光学子组件中的每一个，该组件包括与一个或多个后续光学子组件的光学板刚性地结合的相应光束组合器。镜子和一个或多个光束组合器协同地构造以连续地组合激光束。

附图说明

并入说明书并构成说明书的部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施方案，并且与上面给出的一般描述和下面给出的优选实施方案的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1和图2示出了根据实施方案的用于激光束的温度鲁棒性传送的光机械组件。

图3示出了根据实施方案的用于温度鲁棒性激光束组合的光机械组件。

图4示出了根据实施方案的光学板，该光学板构造成容纳一系列光学元件并且使这些光学元件与支撑光学板的基板的热膨胀解耦。

图5和图6示出了根据实施方案的包括两个挠曲件的另一光学板，这两个挠曲件用于使一系列光学元件与支撑基板的热膨胀解耦。

图7示出了根据实施方案的光学元件与光学板的直接结合。

图8示出了根据实施方案的光学元件经由安装件与光学板间接结合。

图9示出了根据实施方案的光学元件经由将光学元件保持在光学板上方的两个柱与光学板间接结合。

发明详述

现在参考附图，其中相同的部件由相同的附图标记表示。图1和图2是用于激光束的温度鲁棒性传送的一个光机械组件100的俯视图。组件100可以有利地在流式细胞仪中实现，从而以温度鲁棒的方式将激光束传送到样品流路。组件100包括基板110和安装在基板110上的子组件120。子组件120在光处理区域114中安装到基板110。子组件120构造成操纵从激光源160接收的激光束190，激光源160安装到位于源区域112中的基板110上。组件100可设有激光源160或不设有激光源160。图1和图2示出了组件100在两个不同温度下的状态。与图2相关的温度高于与图1相关的温度。

基板110的形状可以与图1和2中所示的形状不同。例如，如图1和2所示，非矩形。基板110可包括用于将组件100安装至支撑件的多个通孔。图1中标记了四个示例性通孔111。

子组件120包括安装到基板110的光学板130、以及安装到光学板130的部分132的一系列光学元件140和142。光学元件140和142用于操纵激光束190以产生受操纵激光束192。光学元件140和142沿着激光束190串联布置，并且包括最后的光学元件140以及一个或多个前置光学元件142。在图1和图2所描绘的实施例中，光学元件140是镜子，并且子组件120包括三个前置光学元件142(a-c)，其中元件142(a)和142(b)是透镜，并且元件142(c)可以是波片、偏振器或滤波器。在该描绘的实施例中，透镜142(a)和142(b)可以形成被构造成改变准直激光束的尺寸的望远镜。在不脱离本发明的范围的情况下，子组件120可以替代地用与图1和图2中所描绘的不同系列的光学元件来实现。

光学元件140和142与光学板130的部分132刚性地结合。光学元件140或142中的每一者可直接或经由一个或多个安装元件与光学板130间接结合。当经由安装件与光学板130间接结合时，光学元件与安装件刚性地结合，安装件与光学板130刚性地结合，并且安装件本身是刚性的。光学板130的热膨胀系数(CTE)与光学元件140和142的CTE匹配到20％以内，以防止光学板130的热膨胀与光学元件140和142的热膨胀之间的显着差异，并且例如，以防止热膨胀过程中结合破裂。出于相同的原因，用于将光学元件140和142与光学板130结合的任何安装件的CTE也与光学元件140和142的CTE匹配到20％以内。这种安装件可以由与光学元件140和142相同的材料制成。

此外，光学板130以及光学元件140和142的CTE相对较低，以便限制由光学板130和/或光学元件140和142本身的热膨胀引起的光学元件140和142的相对位置的变化。在一个实施例中，光学板130的CTE以及每个光学元件140和142的CTE小于10^-5K^-1。

在一个实施方案中，光学板130由金属制成，光学元件140和142由玻璃制成。在该实施方案中，用于将光学元件140和142中的一个或多个与光学板130结合的任何安装件也可以由金属或玻璃制成。光学板130可以由钛或钛合金制成，例如α-β钛合金(例如，Ti-6Al-4V)。光学元件140和142可以由硼硅酸盐玻璃制成，例如Schott N-BK7。

除了部分132之外，光学板130还包括部分134和将部分132和134互连的柔性联接器136。部分132和134在基板110的相应锚定点116和118处固定至基板110。锚定点116和118分别更远离源区域112和更靠近源区域112。在一个实施方案中，部分132通过穿过部分132中的孔的紧固件156固定至基板110的锚定点116，并且部分134通过穿过部分134中的孔的紧固件158固定至基板110的锚定点118。柔性联接器可包括一个或多个挠曲件或由一个或多个挠曲件组成，每个挠曲件将部分132和134互连，同时允许部分132和134之间的距离变化。

如图1和图2之间的差异所示，在基板110和子组件120存在不同的热膨胀的情况下，柔性联接器136允许锚定点116和118之间的距离发生热引起的变化。当基板110的CTE和光学板的CTE相差超过例如20％时，例如，当基板110的CTE是光学板130的CTE的至少两倍时，可能会出现显着不同的热膨胀。在图1的较低温度下，基板110具有长度110L，部分132具有长度132L，并且部分132和134相距距离136L。长度110L、长度132L和距离136L是在与源区域112和光处理区域114之间的激光束190的传播轴平行的维度上测量的。(基板110可以具有也可以不具有与长度110L平行的侧面。)在图2的较高温度下，基板110具有长度110L'，部分132具有长度132L'，并且部分132和134相距距离136L'。由于光学板130的CTE小于基板110的CTE，所以部分132的相对长度增加，即(132L'-132L)/132L，小于基板110的相对长度增加，即(110L'–110L)/110L。锚定点116和118随着基板110的热膨胀而移动，并且部分132和基板110之间的相对长度增加的差异由柔性联接器136调节。如图1和图2中所示，在图2的较高温度下部分132和134之间的距离136L'超过了在图1的较低温度下部分132和134之间的距离136L。

凭借柔性联接器136，光学元件140和142的相对位置就不受基板110的热膨胀的影响，至少只要锚定点116和118之间的间隔的变化在柔性联接器136的动态范围内。光学元件140和142的相对位置仍可能受到其固有热膨胀以及部分132的热膨胀的影响。在没有柔性联接器136的情况下，基板110和光学板130将凭借在锚定点116和118处被固定到彼此而基本上充当双金属条。因此，在没有柔性联接器136的情况下，基板110和光学板130的不同热膨胀将导致改变光学元件140和142的相对位置的变形，导致激光束190的变形和/或未对准。

在一个实施方案中，光学板130的CTE以及光学元件140和142的CTE低于基板110的CTE。例如，基板110可以由铝或铝合金(例如，6061-T6)制成，而光学板130可以由钛或钛合金制成，如上所述。在该实施方案中，光学板130和基板110的热膨胀是不同的，但是柔性联接器136适应不同的热膨胀并且使得光学元件140和142的相对位置对基板110的热膨胀具有鲁棒性。光学元件140和142直接安装到基板110的组件相比，组件100从而减少了对光学元件140和142的相对位置的热膨胀影响。柔性联接器136的动态范围可以允许锚定点116和118之间的间隔发生变化高达至少几微米，例如高达至少5微米。

在不脱离本发明的范围的情况下，基板110的CTE可以类似于或小于光学板130以及光学元件140和142的CTE。

在图1和图2所示的实施方案中，锚定点116和118位于与激光束190的线性传播轴重合的线上。在另一实施方案中，锚定点116和118中的一个或两个偏离该轴。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，子组件120可构造成使得安装到部分132的光学元件之间的激光束190的传播路径是折叠的，而不是如图1和图2所示的线性传播路径。

在图1和图2所示的实施方案中，部分132和134中的每一个仅在单个锚定点处固定至基板110。在不脱离本发明的范围的情况下，由于光学元件140和142安装到部分132，因此部分134可以在两个或更多个锚定点处固定到基板110(并且因此潜在地受到基板110的热膨胀的影响)。例如，部分134可以在从激光束的线性传播轴对称偏移的两个锚定点118处固定至基板110。

随着基板110膨胀，部分132和源区域112之间的距离改变。结果，当基板110膨胀时，光学元件140和142与激光束190相交的点沿着激光束190的传播轴移位。在一种场景中，激光束190在子组件120的输入处被准直(或至少近似准直)，使得激光束192的特性对部分132与源区域112之间的距离的这种变化不敏感(或至少近似不敏感)。

光学元件140限定原点198，子组件120从原点198发射受操纵激光束192以供直接使用或用于在子组件120外部进一步处理。为了稳定原点198相对于基板110的位置，光学元件140可定位成靠近锚定点116，使得部分132的热膨胀对光学元件140和原点198相对于锚定点116的位置具有最小的影响。在一个实施方案中，光学元件140定位成使得原点198位于锚定点116正上方。元件140可以是镜子，其布置成将受操纵激光束192以与源区域112与子组件120之间的激光束190的传播轴成非零角度(例如，大约90度，如图1和图2所示)引导出子组件120。在此实施方案中，光学元件140靠近锚定点116的定位使由部分132的热膨胀引起的受操纵激光束192的横向平移最小化。具体地，预期将激光束190在光学元件140上的入射点和反射点定位在锚定点116正上方以消除这种横向平移。此外，在该实施方案中，基板110可以具有通孔(用于将组件100安装至支撑件)，这些通孔与受操纵激光束192的传播轴大致对准，以增加温度鲁棒性。例如，锚定点116和基板110的两个通孔111可以位于与受操纵激光束的传播轴重合或平行且接近的线上。

光学板130可以一体地形成。在一个这样的实施方式中，柔性联接器136是部分132和134之间的一个或多个相对薄且可弯曲的连接器的形式。在另一这样的实施方式中，柔性联接器136是部分132和134之间的一个或多个连接器的形式，其中每个连接器与部分132和134中的每一个之间的接触区域具有小的横截面积以允许在接近接触区域的区域中挠曲。

在一种使用场景中，流式细胞仪包含组件100以产生并成形用于样品的询问(interrogation)的受操纵激光束192。在这种场景中，流式细胞仪还包括将受操纵激光束192聚焦在样品流路处的聚焦透镜。该聚焦透镜可以安装在基板110上，或者安装在组件100的外部。

图3是一种用于温度鲁棒性激光束组合的光机械组件300的俯视图。组件300是组件100的延伸，其中基板支撑多个子组件120，多个子组件120构造成操纵不同的相应激光束190并且连续地组合受操纵激光束。组件300可以有利地在光谱流式细胞仪中实现，以组合不同颜色的多个激光束，并以温度鲁棒的方式将所得到的复合激光束传送至样品流路。

组件300包括基板310。基板310是基板110的延伸，其包括多个源区域112和相应的多个光处理区域114。每个源区域112构造成容纳相应的激光源160。组件300可以设有激光源160或不设有激光源160。组件300包括多个子组件120，每个子组件120安装在不同的相应光处理区域114中以操纵从相应源区域112的激光源160接收的激光束190。组件300的每个子组件120以与组件100的子组件120构造在基板110的光处理区域114内相同的方式构造在基板310的相应光处理区域114内。

在图3所示的实施例中，组件300包括三个源区域112(1-3)和三个光处理区域114(1-3)。每个光处理区域114(i)，i∈{1,2,3}，包含子组件120(i)，子组件120(i)构造成操纵从位于源区域112中的激光源160(i)接收的激光束190(i)。子组件120(1)的最后一个光学元件140被实现为镜子340M，其将由子组件120(1)的光学元件142产生的受操纵激光束192(1)引导向子组件120(2)的最后一个光学元件140。子组件120(2)的最后一个光学元件140被实现为光束组合器340C，其将受操纵激光束192(1)与由子组件120(2)的光学元件142产生的受操纵激光束192(2)组合，以形成复合激光束394(2)。子组件120(2)的光束组合器340C将复合激光束394(2)引导向子组件120(3)的最后一个光学元件140。子组件120(3)的最后一个光学元件140被实现为光束组合器340C，其将复合激光束394(2)与由子组件120(3)的光学元件142产生的受操纵激光束192(3)组合，以形成复合激光束394(3)。因此，组件300的镜子340M和每个光束组合器340C协作以将受操纵激光束192(1)、192(2)和192(3)串行组合成单个复合激光束394(3)。

在另一个实施方案中，图3中未示出，组件300省略了中间子组件120(2)并且仅包括用于两个激光束的组合的第一子组件120(1)和最后子组件120(3)。类似地，组件300中的子组件120的序列可以包括在第一子组件120与最后子组件120之间的多于一个子组件120，用于多于三个激光束的串行组合。在这样的实施方案中，每个非第一子组件120的光束组合器340将由该子组件120产生的受操纵激光束192与按顺序从前一子组件120接收的受操纵激光束或复合激光束组合。此外，组件300的一个或多个子组件120可以省略光学元件142并且仅用作光束组合器，或者在第一子组件120(1)的情况下，用于将激光束190(1)引导至序列中的第二子组件120，用于与另一激光束组合。

在一种场景中，由组件300处理的每个激光束190是在对应子组件120的输入处的准直激光束，并且由子组件120(1-3)执行的操纵可以至少部分地用于改变这些准直激光束的尺寸。例如，由子组件120(1-3)执行的操纵可以将所有准直激光束的光束直径设置为相同值。在这种场景中，每个子组件120可以包括望远镜。在某些实施方案中，组件300将一个或多个准直激光束190的尺寸与一个或多个其他准直激光束190的尺寸相匹配。例如，在具有处理三个相应的准直激光束190的三个子组件120的实施方式中，子组件120(1)可以省略光学元件142，而子组件120(2)和120(3)的光学元件142产生具有与激光束190(1)相同尺寸的受操纵激光束192。

尽管可以将组件300构造成以至少一些激光束190不平行来操作，但是图3中描绘的平行构造可能是更紧凑、更易于构建和操作的设计。在图3所示的实施方案中，源区域112沿平行于坐标系302的y轴的横向维度分布，并且每个光处理区域114在平行于坐标系302的x轴的纵向维度上偏离相应的源区域112。在该实施方案中，受操纵激光束和复合激光束在子组件120之间以及从最后子组件120出来的传播路径可以方便地基本上沿着横向维度。此外，激光束190在源区域112和对应的光处理区域114之间的传播路径可以基本上沿着纵向维度，使得每个非第一子组件120的光束组合器140组合从相互正交方向入射在光束组合器上的两个激光束。为了增加温度鲁棒性，基板110的两个螺孔可以与锚定点116共线。

图4是一个光学板400的俯视图，该光学板400构造成容纳一系列光学元件并且将这些光学元件与支撑光学板的基板的热膨胀解耦。光学板400是光学板130的实施方案并且可以分别在基板110和310上的组件100和300中实现。光学板400包括部分432和434以及两个挠曲件436。每个挠曲件436连接在部分432和434之间。部分432构造成容纳光学元件140和142。部分432限定通孔466，通孔466构造成容纳用于将部分432固定至基板的紧固件，并且部分434限定通孔468，该通孔468构造成容纳用于将部分434固定至基板的紧固件。在操作中，随着基板膨胀，通孔466和468之间的距离460D改变。挠曲件436吸收该变化，使得部分432的长度432L保持不受基板热膨胀的影响。

光学板400可以一体地形成，例如由诸如钛或钛合金的一块实心金属加工而成。部分432、部分434和挠曲件436中的一个或多个可以具有与图4所描绘不同的形状，而不脱离其范围。

在一种使用场景中，流式细胞仪包含组件300以产生用于样品的询问的复合激光束394。在这种场景中，流式细胞仪还包括聚焦透镜，聚焦透镜在从激光子组件120(3)的光束组合器340C发射之后聚焦复合激光束394(3)。该聚焦透镜可以安装在基板310上，或者安装在组件300的外部。在一个优选实施方案中，聚焦透镜的光轴与复合激光束294(3)的传播轴对准。

图5和图6是另一个光学板500的俯视图，该光学板500包括用于使一系列光学元件与支撑基板的热膨胀解耦的两个挠曲件。图5和图6示出了处于两种不同温度的光学板500，为了清楚起见夸大了构造变化。与图6相关的温度高于与图5相关的温度。光学板500是限定缝隙(slit)570的光学板400的实施方案。缝隙570限定(a)部分532，该部分532限定通孔466并构造成容纳光学元件140和142，以及(b)部分534，该部分534限定通孔468，以及(c)两个挠曲件536(1)和536(2)，每个挠曲件连接在部分532和534之间。

更具体地，缝隙570部分地围绕通孔468，其中部分534的边缘形的区段位于缝隙570和通孔468之间。缝隙570沿两个相反方向远离通孔468延伸至两个相应的末端572(1)和572(2)。缝隙570从而将部分532和534彼此分开。每个挠曲件536在两个末端572的相应一个末端处从部分534延伸到部分532。缝隙570可以通过线腐蚀形成。

在操作中，随着基板膨胀时，通孔466和468之间的距离460从图5中的距离460L改变为图6中的距离460L'。挠曲件536吸收该变化，如图6所示，使得部分532的长度532L保持不受基板热膨胀的影响(尽管由于光学板500本身的热膨胀，长度532L可以从图5中的长度532L增加到图6中的长度532L')。每个挠曲件536可以主要在对应的末端572处和/或在其与通孔468周围的边缘附近的部分536的连接处挠曲。替代地，挠曲件的大部分可以沿着每个挠曲件536的长度分布在部分532与部分534之间。

在一种实施方式中，光学板500的宽度532W在5毫米到100毫米之间的范围内，并且挠曲件536的动态范围可以适应距离460L的至少几微米的变化，例如至少5微米。

图7以侧视图示出构造700，其中光学元件740与光学板130的部分132的顶表面750直接结合。根据构造700，光学元件140和142中的任何一个可与部分132直接结合。

图8以侧视图示出构造800，其中光学元件740仅经由安装件860与光学板130的部分132的顶表面750间接结合。在构造800中，光学元件740与安装件860的表面852直接结合，并且安装件860与部分132的顶表面750直接结合。安装件860可以由与光学元件740相同的材料或类似的材料制成。例如，光学元件740和安装件860都可以由低CTE玻璃制成，例如硼硅酸盐玻璃。替代地，安装件860可以由与部分132相同的材料或类似的材料制成。安装件860甚至可以是部分132的一体特征。根据构造800，光学元件140和142中的任何一个可以与部分132结合。

图9以侧视图示出构造900，其中光学元件740仅经由将光学元件740保持在顶表面750上方的两个柱960与光学板130的部分132的顶表面750间接结合。在构造900中，光学元件740被夹在柱960之间，其中光学元件740与每个柱960的侧表面952直接结合。每个柱960与顶表面750直接结合。光学元件140和142中的任何一个可以根据构造900与部分132结合。

构造700、800和900中的每个直接结合可包括粘合剂或不含粘合剂(例如，通过接触结合形成)。光学元件140和142可以根据与图7-9中所示的那些不同且更复杂的结合构造来与部分132的顶表面750间接结合，只要结合是刚性的即可。

以上通过优选实施方案及其他实施方案对本发明进行了描述。然而，本发明不限于本文描述和描绘的实施方案。相反，本发明仅受所附权利要求书限制。

Claims (27)

1.用于温度鲁棒性激光束处理的光机械组件，包括：

基板，所述基板包括：

源区域，所述源区域用于容纳所述激光束的源，以及

光处理区域，所述光处理区域远离所述源区域定位并包括第一锚定点和第二锚定点；

光学板，所述光学板设置在所述光处理区域中，并包括第一部分和第二部分以及将所述第一部分和第二部分互连的柔性联接器，所述第一部分和第二部分分别在所述第一锚定点和第二锚定点处固定至所述基板，所述柔性联接器允许在所述光学板与所述基板存在不同热膨胀的情况下所述第一锚定点和第二锚定点之间的距离的热引起的变化；以及

线性布置的一系列光学元件，所述一系列光学元件用于操纵来自所述激光源的激光束，每个所述光学元件与所述光学板的所述第一部分刚性地结合并沿所述激光束的传播轴布置，所述传播轴与所述第一锚定点和第二锚定点之间的线重合；

其中所述光学板的热膨胀系数(CTE)(a)与所述光学元件的CTE匹配到20％以内，并且(b)低于所述基板的CTE。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述光学元件中的至少一个光学元件中的每一个光学元件经由一个或多个刚性安装件与所述光学板刚性地结合，所述刚性安装件具有与对应光学元件的CTE匹配到20％以内的CTE。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述基板和所述光学板中的每一个均由金属制成，并且所述光学元件由玻璃制成。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，每个光学元件直接或经由两个玻璃柱与所述光学板刚性地结合。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述一个或多个玻璃柱和所述光学元件由相同材料制成。

6.根据权利要求3所述的组件，其中，所述光学板和所述光学元件具有小于10^-5K^-1的CTE。

7.根据权利要求3所述的组件，其中，所述光学板由钛或钛合金制成，并且所述基板由铝或铝合金制成。

8.根据权利要求3所述的组件，其中，所述光学板由钛或钛合金制成，并且所述光学元件由硼硅酸盐玻璃制成。

9.根据权利要求3所述的组件，其中，所述光学板由α-β钛合金制成，并且所述光学元件由硼硅酸盐玻璃制成。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述柔性联接器包括一对挠曲件，每个挠曲件将所述第一部分和第二部分互连。

11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述光学板限定：

位于所述第一锚定点处的第一通孔；

位于所述第二锚定点处的第二通孔；以及

缝隙，所述缝隙(a)部分地围绕所述第二通孔，其中所述第二部分的区段位于所述缝隙与所述第二通孔之间，并且(b)远离所述第二通孔沿两个相反方向延伸至两个相应的末端，使得所述缝隙将所述第一部分和第二部分彼此分开并限定形成所述柔性联接器的两个挠曲件，每个挠曲件分别在所述两个末端中的相应一个末端处从所述第二部分延伸至所述第一部分。

12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述光学元件包括望远镜。

13.用于激光束组合的温度鲁棒性光机械组件，包括：

根据权利要求1所述的组件，其中所述基板形成所述源区域的数个实例，并且所述组件包括所述光学板和与其结合的所述一系列光学元件的数个对应实例，所述一系列光学元件的所述数个实例构造成操纵从各个源区域接收到的激光束的数个相应实例；以及

镜子，所述镜子与所述光学板的第一实例刚性地结合，并且对于所述光学板的一个或多个后续实例，一个或多个相应的光束组合器与所述光学板的一个或多个后续实例刚性地结合以按操纵顺序地组合所述激光束。

14.用于激光束组合的温度鲁棒性光机械组件，包括：

基板，所述基板具有正交的纵向维度和横向维度，并且包括沿所述横向维度分布的源区域系列，并且每个源区域构造成容纳用于生成相应激光束的激光源；

相应的光学子组件序列，所述光学子组件在所述纵向维度上从所述源区域序列偏移，每个光学子组件包括固定到所述基板的光学板，每个光学板包括至少一个挠曲件以适应所述光学板和所述基板的不同热膨胀，至少一个所述光学子组件包括线性布置的一系列光学元件，所述一系列光学元件(a)与所述光学板刚性地结合，(b)特征在于热膨胀系数(CTE)与所述光学板的CTE匹配到20％以内，并且(c)构造成操纵从相应源区域接收的激光束；以及

镜子，所述镜子与所述光学子组件中的第一光学子组件的光学板刚性地结合，以及对于一个或多个后续光学子组件中的每一个，与一个或多个后续光学子组件的光学板刚性地结合的相应光束组合器，所述镜子和所述一个或多个光束组合器协同地构造成连续地组合所述激光束。

15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述镜子和所述一个或多个光束组合器与所述激光束的大致横向传播路径对准。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，每个激光束具有从相应的源区域到对应的光学子组件的一系列光学元件的纵向传播路径。

17.根据权利要求14所述的组件，其中，所述基板包括至少两个源区域，并且所述光学子组件序列包括至少两个光学子组件，所述至少两个光学子组件具有用于操纵相应激光束的对应的线性布置的一系列光学元件。

18.根据权利要求14所述的组件，其中，所述基板形成至少三个源区域并且所述光学子组件序列包括至少三个光学子组件。

19.根据权利要求14所述的组件，其中，对于每个光学子组件，(a)所述光学板包括经由所述至少一个挠曲件彼此连接的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分中的每一个在相应的单个锚定点处固定到所述基板，以及(b)所述光学元件与所述第一部分刚性地结合。

20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述镜子和所述一个或多个光束组合器在所述第一部分的锚定点处与相应的光学板结合，以最小化所述镜子和所述一个或多个光束组合器在所述纵向维度上的热膨胀引起的位移。

21.根据权利要求14所述的组件，其中，所述光学板具有比所述基板低的CTE。

22.根据权利要求14所述的组件，其中，每个系列的光学元件包括用于改变所述激光束的尺寸和发散度中的至少一个的多个透镜。

23.根据权利要求22所述的组件，其中，每个所述透镜直接地或者经由一个或多个刚性安装件与所述光学板刚性地结合，每个刚性安装件具有与所述光学元件的CTE匹配到20％以内的CTE。

24.根据权利要求14所述的组件，其中，由所述光学子组件中的最后光学子组件的所述光束组合器提供的激光束是准直的。

25.根据权利要求24所述的组件，还包括与每个源区域相关联的激光源，其中每个激光源构造成将相应的激光束作为准直输入激光束传送到相应的光学子组件，并且其中至少一系列光学元件包括望远镜，用于在保持准直的同时改变所述激光束的直径。

26.流式细胞仪，包括：

根据权利要求14所述的组件，还包括与每个源区域相关联的所述激光源，用于生成由连续组合的激光束组成的复合激光束；以及

聚焦元件，所述聚焦元件用于将所述复合激光束聚焦到样品流路。

27.用于温度鲁棒性激光束处理的光机械组件，包括：

基板，所述基板包括：

源区域，所述源区域用于容纳所述激光束的源，以及

光处理区域，所述光处理区域定位成远离所述源区域并包括第一锚定点和第二锚定点；

光学板，所述光学板设置在所述光处理区域中并包括第一部分和第二部分以及所述第一部分和第二部分之间的柔性联接器，所述第一部分和第二部分分别在所述第一锚定点和第二锚定点处固定至所述基板，其中所述柔性联接器允许在所述光学板和所述基板存在不同热膨胀的情况下所述第一锚定点和第二锚定点之间的距离的热引起的变化；以及

线性布置的一系列光学元件，所述一系列光学元件用于操纵来自所述激光源的激光束，每个所述光学元件与所述光学板的所述第一部分刚性地结合；

其中所述光学板的热膨胀系数(CTE)与所述光学元件的CTE匹配到20％以内。