1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
变形反射镜是自适应光学系统的核心器件，其校正能力受多种因素的影响，设计过程属于多维变量优化问题。针对现有变形反射镜设计方法需要进行长周期反复迭代，效率较低的问题，提出了一种新型变形反射镜设计方法。将遗传算法与弹性力学影响函数分析模型相结合，显著提升变形反射镜的设计效率，为变形反射镜的高效研制提供保障。基于该方法进行离焦、像散校正变形反射镜结构参数的设计。结果表明，该方法通过100次迭代就完成了11个变量的收敛优化，大幅减少个体计算量，实现变形反射镜的快速设计。
光学器件 变形反射镜 遗传算法 弹性力学 参数设计 设计效率 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0123002
沈阳辽海装备有限责任公司, 辽宁 沈阳 110000
水声换能器设计时需考虑结构尺寸及电声特性等因素限制, 快速找到最优设计方案对设计人员非常重要。该文介绍了一种水声换能器参数化优化的设计方法。首先利用ANSYS软件APDL参数化设计语言建立换能器参数化模型, 然后将换能器参数化模型导入ANSYS Workbench平台, 通过设置输入变量和输出变量给出优化约束条件和优化目标, 选择合适优化算法后程序自动进行优化计算, 并给出最优设计结果。结果表明, 该方法可在换能器参数范围内求解最优方案, 同时也能大幅提高设计人员的优化效率。
水声换能器 APDL参数语言 谐振频率 优化 underwater transducer ANSYS Parametric Design Language resonance frequency optimization
1 长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
为保证单反式光端机指向捕获跟踪（Pointing, acquisition and tracking, PAT）时反射镜在恶劣空间环境下的面形精度，设计了一种底面开槽的柔性支撑结构。由于柔性支撑结构参数较多，为避免各参数之间严重耦合，采用正交优化方法对柔性支撑结构进行参数优化设计，再利用有限元方法对反射镜组件进行热力学特性分析。仿真分析结果表明，反射镜组件一阶频率为352.61 Hz，在1g重力和10 ℃温升（温降）共同作用下的最大面形误差RMS为λ/54.79(λ=623.8 nm)，能够满足动、静态刚度和热尺寸稳定性要求。使用ZYGO干涉仪在(20±10) ℃温度范围内对反射镜面形进行检测，结果表明，反射镜面形PV值优于λ/6，RMS优于λ/43，满足RMS≤λ/40的指标要求。实验结果表明，柔性支撑参数设计可靠，满足使用要求。
激光通信 反射镜 柔性支撑 正交优化 参数化设计 laser communication mirror flexible support orthogonal optimization parametric design 红外与激光工程
2020, 49(4): 0414003
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
通过对所有转塔类光电产品结构的梳理分析, 确定对某典型结构转塔进行结构参数化设计技术的研究。提取转塔典型零部件的结构顶层特征参数, 建成转塔零部件的三维参数化结构设计模型和零件工程图参数化设计模型, 并经验证和测试, 取得了令人满意的效果。通过嵌入UG NX软件中的二次开发模块, 实现对参数化设计模型的数据库管理,使这种建好的参数化设计模型成为公共资源。
机载光电产品 结构设计 顶层参数 参数化设计 表达式链接 WAVE技术 airborne optoelectronic platform physical design top-level parameters parametric design expression link WAVE technology
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
为提高设计效率提出了一种空间光学遥感器柔性支撑参数化设计方法。分析了温度变化、装配误差两种工况下对柔性支撑形变的需求。并根据折衷规划理论设置柔性支撑的优化函数，以某空间光学遥感器主镜所用柔性支撑为例给出柔性支撑参数化设计的详细设计过程。经过参数化设计，主镜柔性支撑基频达到88.8 Hz，温度变化4 ℃，镜面的均方根（RMS）达到5.3 nm， 0.1 mm装配误差下的镜面RMS达到12.9 nm，光轴水平1 g重力镜面RMS达到5.0 nm。柔性支撑的性能显著提高并且所有设计满足指标。同时设计过程实现了计算机自动化设计，大大减少了人力投入，缩减了设计周期。
遥感 柔性支撑 参数化设计 折衷规划理论 光学学报
2016, 36(11): 1128001
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
3 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室, 重庆 400044
Tx与Rx滤波器，作为体声波(BAW)双工器的关键部件，其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的，在设计时往往需要折衷考虑，这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题，提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标，使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB；Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB；满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。
体声波 双工器 滤波器 参数化设计 Mason模型 谐振区面积 bulk acoustic wave duplexer filter parametric design Mason model resonance area 强激光与粒子束
2015, 27(12): 124101
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 100039
采用背部三点支撑方式的空间光学遥感器长条形反射镜目前尚无普遍适用的支撑点设置方法,只能对某一确定尺寸和长宽比的反射镜进行专门设计。本文提出了基于规则模型的、以参数化模型为核心的集成参数化设计方法,并建立了长条形实体反射镜背部三点支撑集成参数化模型。在集成环境中通过试验设计、响应面分析等方法对设计参数进行了分析和优化,结果表明在轴向重力工况,镜面面形峰谷(PV)值优于λ/10 (λ=632.5 nm)的设计要求下,长条形碳化硅反射镜背部三点支撑的最大适用尺寸为1 m。文中给出了最优支撑点布置,并确定了厚径比最优为1/10。最后,对集成参数化分析方法进行了精度分析,结果显示该方法整体误差为6.13%。提出的方法确定了空间长条镜背部三点支撑的适用范围,提供了支撑点最佳布置,为空间相机不同尺寸要求的长条镜设计打下了基础。
空间光学遥感器 空间反射镜 长条形反射镜 参数化设计 集成优化 背部支撑 space optical remote sensor space mirror rectangular mirror parametric design integrated optimization rear mounting
1 南京航空航天大学, 江苏 南京 210016
2 张家界航空工业职业技术学院, 江西 张家界 427000
综合考虑了随温度变化而变化的热传导、比热容等热物性参数的作用，基于ANSYS平台建立了连续移动的三维瞬态多道直接激光金属烧结温度场的有限元模型。利用APDL参数化设计语言实现热源移动，利用焓处理相变潜热的影响，对镍基合金粉末的烧结成型温度场进行了模拟，系统分析了熔池的加热及温度场随时间的变化规律。模拟结果表明：随着时间的增加，由于热积累效应使得熔池的温度越来越高；彗星状温度云图的最高温度并不在激光光斑中心而是稍微滞后；随着烧结过程的进行，随后的烧结道具有越来越大的热影响区域，但烧结的宽度和深度没有太大的变化。
直接激光金属烧结 温度场 ANSYS参数化设计语言 有限元模拟 direct laser metal sintering temperature field ANSYS parametric design language finite element simulation
