中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为了实现对光学系统杂散光抑制能力的定量评价，开展了10−9量级高灵敏度点源透射比测试设备的研究和实验验证。采用脉冲光源、脉冲探测的新测量方法，在保证测试系统具有高灵敏度测量能力的同时，简化了微弱光电信号探测组件的复杂程度，建立了一套最大测试口径为600 mm、测试波长为527 nm的点源透射比测试设备，并利用该设备测试了一台250 mm口径空间光学相机的点源透射比。实验结果表明：60°入射角度时的点源透射比测试结果为1.68×10−9。证明该设备的测试误差在10−9或更低的量级，具备10−9量级高灵敏度点源透射比测试能力。本文研究可以为天文望远镜、星敏感器、空间目标监视载荷等多种类型的光学仪器提供杂光抑制性能评估。
点源透过比 杂光测试 微弱光电信号探测 point source transmission stray light test weak signal detection 红外与激光工程
2021, 50(4): 20200286
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
拼接式望远镜由于主镜加工难度低、运载方便和制造成本低等特点已成为未来大口径望远镜的重要发展方向之一。主动支撑技术的成功应用为拼接式望远镜共焦共相调节提供了充足的保障。针对拼接式望远镜主镜主动支撑系统，本文首先简述了其所涉及的主要技术，之后对具体应用实例进行归纳与分析，最后为拼接式望远镜主镜支撑系统的设计提出建议，对未来拼接式望远镜支撑技术的发展具有一定的参考意义。
光学器件 拼接式望远镜 主动支撑 促动器 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300006
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
在轨组装望远镜的光学检测系统主要包括子镜拼接精度检测系统和系统波像差检测系统, 这两种检测系统共用一组Φ300 mm平面反射镜, 为了实现平面反射镜的精密切换, 研制了一套基于通用P2级精密轴承的二维转台。首先, 对轴系进行了结构设计并详细说明了装配工艺; 然后, 构建了理论计算模型对所设计轴系精度进行了定量分析。结果表明, 俯仰轴系最大晃动误差为2.36″(PV), 方位轴系最大晃动误差为0.56″(PV)。最后, 利用傅里叶谐波分析方法对俯仰轴系、方位轴系进行了精度检测, 检测结果表明, 俯仰轴系最大晃动误差为2.5″(PV), 方位轴系最大晃动误差为0.6″(PV)。利用对径相加读数法对两轴垂直度进行了检测, 检测结果表明, 两轴垂直度误差为1.5″。测试结果验证了结构设计和理论计算模型的合理性。
空间望远镜 在轨组装 二维精密转台 轴系精度 傅里叶谐波分析 space telescope on-orbit assembly two-dimensional precise turntable shafting error Fourier harmonic analysis
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
光机系统的优化设计具有效率高、迭代周期短等特点,但对复杂光机系统的优化存在收敛难的问题。设计了一种基于拉丁超立方与径向基函数(RBF)神经网络结合的近似优化算法,并将其应用于带有曲率误差调整机构的拼接式望远镜主镜设计中。仿真结果表明,该算法优化后的主镜达到了设计指标,为解决复杂光机系统迭代时间长的问题提供了新思路。
拼接式望远镜 曲率误差 优化设计 光学学报
2020, 40(20): 2022001
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
气流扰动将引起干涉检测光路中空气折射率动态变化, 从而引入未知波前测量误差, 它对于大口径、长焦距光学系统波前检测精度的影响尤为严重。为抑制该影响, 本文提出一种基于计算流体动力学的主动温度场控制方法。首先, 分析了气流扰动引入波前检测误差的原因, 并基于流体力学理论阐明了通过主动送风手段提高室内温度场均匀性、抑制气流扰动影响的可行性。其次, 结合口径为500 mm、焦距为6 000 mm的离轴三反望远镜检测光路构成以及所处环境条件, 通过Fluent软件仿真建模提出一种利用风扇阵列主动送风的室内温度场控制方法。最后, 对温度场控制前后实际光学检测数据进行对比, 结果表明, 控制前后7组像差系数测量值(一段时间内多次测量平均值)之间的标准差由0.034λ减小到0.005λ(λ=632.8 nm)。本方法可有效抑制气流扰动对于光学检测精度的影响, 对于提高非真空条件下大口径光学系统的波前检测精度具有一定的参考与借鉴意义。
光学系统 波前检测 气流扰动 计算流体力学 温度场控制 optical system wavefront detection airflow disturbance computational fluid dynamics temperature field control
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为了研究温度对大口径SiC反射镜镜面曲率半径和面形RMS值的影响，针对某空间相机2 m口径SiC主反射镜建立了有限元模型，分析了均匀温度场、轴向温度梯度以及径向温度梯度对反射镜曲率半径变化量和面形RMS值的影响程度和规律,通过理论分析和试验验证了仿真结果的准确性。结果表明：温度梯度对反射镜曲率半径和面形RMS值的影响远远大于均匀温度对其的影响，曲率半径变化对轴向温度梯度最为敏感，面形RMS值对径向温度梯度最为敏感。1 ℃轴向温度梯度引起的曲率半径变化比相同均匀温升引起的曲率半径变化量大48倍。±1 ℃径向温度梯度引起的面形RMS值可比相同均匀温升引起的面形RMS值大202倍。在确定反射镜热控指标时，必须考虑轴向温度梯度和径向温度梯度对稳定性公差的影响。
温度梯度 热变形 曲率半径 面形 SiC反射镜 temperature gradient thermal distortion radius of curvature surface figure SiC reflective mirror 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916003
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了分析径向温度梯度对轻量化反射镜面形精度的影响, 以某空间相机2 m口径轻量化反射镜为研究对象, 建立了反射镜有限元模型, 分析了不同分布形式的径向温度梯度对轻量化反射镜面形RMS的影响程度, 通过试验验证了仿真方法及结论的准确性, 研究了不同轻量化结构与径向温度梯度对反射镜面形精度的耦合影响。结果表明: 不同分布模式的径向温度梯度引起的面形RMS值最大可相差294倍, 且径向梯度引起的面形误差无法通过优化反射镜支撑方案的方式使其减小。不同轻量化结构的反射镜面形精度对不同分布模式的径向温度梯度敏感度不同, 三叶式削边和对称式削边的轻量化方式在特定径向温度场分布模式下, 会对反射镜热稳定性产生极不利影响。
径向温度梯度 热变形 面形 反射镜 轻量化 radial temperature gradient thermal distortion reflective mirror surface figure lightweight
