大口径大视场校正镜组支撑与装配方法综述

校正镜组是大口径大视场望远镜的核心组件。为了满足透镜面形和成像质量等光学设计要求,透镜支撑结构的设计与安装对准方式的选择尤为重要。本文详细介绍三种透镜支撑结构,压圈隔圈支撑、RTV弹性体支撑和柔性结构支撑,并对三种支撑方式优缺点进行比较。结合实例总结了校正镜组的安装对准方式,对大口径大视场望远镜校正镜组的支撑结构设计及安装方式确定具有非常好的借鉴意义。     

激光通信平背伺服摆镜支撑结构优化设计EI北大核心CSCD

为了保证平背伺服摆镜的镜面精度和支撑刚度,设计了一种周边柔性支撑的方案,通过对摆镜与镜座粘接处机械结构进行切口处理形成铰链结构,降低结构刚度,减小结构变形产生应力的影响。由于摆镜形状、粘接点位置、柔性支撑结构参数较多,并且相互耦合,首先采用正交实验法对摆镜主要参数进行分析与优化,确定摆镜形状尺寸参数和粘接点位置,随后优化设计摆镜柔性支撑结构。仿真分析和实验表明,采用该周边柔性支撑后,摆镜组件一阶频率为446.66 Hz,在±5℃温升(温降)和标准地球重力共同作用下,最大面形误差RMS为λ/42.87,能够满足动、静态刚度和热尺寸稳定性要求。随后使用ZYGO干涉仪在(23±5)℃温度范围内对加工装配后的摆镜面形进行检测,结果表明,摆镜面形PV值优于λ/5.1,RMS优于λ/43.28,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。     

空间光学遥感器精密次镜调整机构设计及试验

随着空间光学遥感器地面分辨率逐步提高,长焦距、大口径相机成为重点研究方向。为了克服重力变化、复合材料变形等因素带来的天地不一致性的问题,次镜调整成为校正光学遥感器离焦和主次镜相对位置变化的关键技术之一。将次镜柔性支撑、精密直线驱动与柔性铰链传动技术相结合,设计了一套高精度次镜调整机构。首先介绍了该套机构的光机构成、工作原理及传动链路,然后对超轻次镜、高精度直线致动、高精度调焦传动等设计分别进行了阐述,最后介绍了力学环境试验后的调整精度测试情况。试验结果表明,该套精密调整机构实测调整行程大于±120μm,轴向调整步距精度0.18μm (3σ值),调整行程内次镜的最大平移误差为1.30μm,最大倾斜误差为1.93″,具有调整范围宽、调整精度高的特点,满足空间光学遥感器精密次镜调整的要求,已成功在轨应用于北京三号B卫星0.5 m级高分辨率空间相机。     

空间稳像系统摆镜的柔性支撑设计与分析

为了让空间稳像系统在保证镜面精度的同时增加支撑强度,根据柔性支撑的设计理念,用消应力槽法对镜体支撑架进行柔性设计,用胶体粘结的方式在镜体与支架之间建立柔性连接。首次利用等效刚度法对平面型胶层进行精细有限元建模,推导了相应的等效刚度矩阵,并对装配后的镜面组件整体进行有限元建模和模态分析。模态分析的一阶谐振频率仿真结果为704.24Hz,与实物的检测结果 693.5Hz相比只差了1.5%。由此可见,消应力槽法和等效刚度胶层建模法有效地完成了摆镜组件的柔性设计分析,能为类似光学设计工程中的柔性支撑设计分析提供参考。     

基于主动约束阻尼层的次镜支撑结构设计

为了提高空间望远镜次镜支撑结构的动力学性能,利用主动约束阻尼层对次镜支撑结构进行了设计,主动约束阻尼层在柔性结构表面覆盖阻尼材料和压电陶瓷材料,是对柔性结构进行振动抑制的有效手段。首先建立了主动约束阻尼层的有限元模型,采用比例微分控制算法对压电陶瓷进行闭环控制,分析了阻尼材料厚度和控制增益对支撑结构阻尼特性的影响,结果表明增大阻尼层厚度或增大控制增益能够提高结构阻尼特性,但增大阻尼层厚度同时也会降低压电陶瓷的驱动性能。对空间望远镜整体结构的分析结果显示,覆盖主动约束阻尼层后支撑结构的固有频率会略微降低,但是次镜位置的频率响应明显下降,次镜的面型精度也有提高。     

一种低耦合位移动镜支撑机构静动态性能分析

为控制FTIR光谱仪中迈克尔逊干涉仪的动镜做一维的精密直线运动,研究了一种低耦合位移的动镜支撑机构。利用单平行和双平行四杆机构的优点,基于柔性铰链设计了一种动镜支撑机构。根据材料力学及机构动力学理论,对基于压电陶瓷（PZT）驱动器驱动的动镜支撑机构系统的静、动态性能进行了分析。仿真结果表明,低耦合位移动镜支撑机构在外力对称作用时无垂直耦合位移,在外力偏移1 mm非对称作用时其耦合转角的数量级（以度为单位）为10-6;在输出相同位移时,动镜机构的最大应力约为双平行四杆机构的0.5倍;动镜机构的基频f为211.3 Hz,PZT驱动器和动镜机构构成的机电系统的固有频率fn为823.7 Hz,fn约为f的4倍,满足动镜支撑机构系统的动态性能要求。该研究为后续的进一步研究打下了基础,具有一定的工程价值及理论指导意义。     

大口径反射镜轻量化及其支撑结构设计

为了满足大口径(800mm400mm)矩形轮廓反射镜的结构稳定性设计要求,采用背部3点支撑方式,基于Bipod原理,为某超宽覆盖空间的相机主镜设计了一种新型柔性支撑结构。分析了反射镜各结构参量对其质量和刚度的影响,选取其中影响较大的参量作为设计变量,对镜体轻量化结构进行了优化设计,并进行了有限元分析。结果表明,优化设计后的反射镜组件具有较好的力学适应性、温度适应性和动态刚度。振动试验结果与有限元分析结果相符,证明了其准确性。     

基于大位移柔性结构的动镜支撑机构设计及研究

针对傅里叶红外光谱仪系统对动镜支撑机构高精度高带宽的要求,采用平行簧片结构设计了一种动镜柔性支撑机构。首先分析了平行簧片柔性结构的特点,通过理论分析给出了动镜支撑机构的设计依据,采用有限元方法分析了机构的动态响应和静态响应,同时与两杆移动机构进行了对比,结果表明结构的一阶固有频率为244.79 Hz,系统位移为14 mm时产生的垂直于移动方向的寄生位移为0.611 m,最大应力值为131 MPa,性能明显优于两杆移动机构。通过理论分析和有限元分析为该机构的深入研究和实际应用奠定了良好的基础。     

空间遥感器长条形平面镜的背部支撑技术

某空间遥感器的大长宽比长条形平面镜的要求是在尽量减小重量的前提下,在工作温度为20±5℃条件下,反射镜的面形误差变化量(Root Mean Square, RMS)值小于λ/50 (λ=632.8 nm)。介绍了反射镜材料和支撑结构材料的选择;对反射镜的轻量化及支撑方式进行了分析。根据反射镜的外形特点,增加了镜背的局部宽度,并将其设计成了背部三点支撑形式。通过有限元分析,优化并确定了反射镜及其柔性支撑结构。反射镜位移及面形的分析结果满足设计指标要求。最后,通过力学环境试验测试了反射镜组件模拟件的力学特性,证明该结构能满足设计要求。     

空间遥感器主反射镜在宽温度范围内的环境适应性设计

主反射镜的面形精度对空间相机的成像质量至关重要。为保证 空间相机在宽温度范围(20±10℃)内的成像质量,设计了一种柔性支撑结构。首先,选择碳化硅(SiC) 作为反射镜材料,并对主反射镜镜体进行了背部半封闭式轻量化处理。其次,针对这个孔径为550 mm的圆 形主镜组件在20±10℃温度范围内的使用环境,设计了一种柔性铰链结构。利用Matlab软件优化了支撑结构参 数,使得支撑柔性结构在受到温度载荷时沿着径向具有足够的柔性,并可吸收变形和降低反射镜应 力。通过有限元分析可以看出,该支撑结构的一阶频率达到267 Hz,远高于机身组件的固有频率,因此可保 证主镜组件不遭到破坏。而且在重力耦合10℃温度载荷时,反射镜的面形误差(RMS值)也满足光学 系统优于λ/40的要求。     

强激光系统中铜镜微变形实验研究

利用泰曼干涉仪及图像处理系统对强激光作用下不同冷却结构镜片包括空腔、环形通道几何结构铜镜的变形进行了实验研究，对其变形规律、变形机理作了探讨和分析。设计了一种新型多层冷却结构铜镜。将这几种铜镜的变形作比较．结果表明新结构铜镜不仅热变形小．而且由冷却流体压力引起的附加变形也很小．为有效控制强激光系统中镜片表面变形提供了有效途径。     

国外空间光学扫描机构现状

空间光学扫描机构是光机扫描型相机的关键部件之一,其性能直接影响到相机的成像质量。本文对高性能光学扫描机构的基础关键技术进行了阐述,并对国外先进光学扫描机构进行了调研。根据扫描维数各选取了三种典型的扫描机构,对它们的性能指标和整体方案进行了介绍,对提高我国相关扫描机构的技术水平具有借鉴意义。     

红外目标与干扰模拟器光学系统研究

介绍了带有两个干扰的红外目标与干扰模拟器的光学系统；它采用两个黑体分别作为红外目标和干扰模拟辐射源，通过两个摆镜产生两个不同方向，不同速度和不同时间的干扰。     

开关电流网络的信号流图分析法

开关电流作为一种新的电流模式技术已经成为电流模式信号处理的前沿课题。本文引入偶镜和奇镜的概念,提出了开关电流网络的信号流图分析法,并把它用于对开关电流滤波器的分析研究。计算机仿真结果验证了本文方法的正确性和可行性。     

环形增益气体激光器中谐振腔的研究进展

详细介绍了同轴环形放电气体激光器中谐振腔的研究进展，分析讨论了几种典型环形激光谐振腔的结构特点及今后发展趋势。     

主被动锁模Nd∶YLF激光器

在脉冲抽运主动锁模Nd∶YLF激光器中 ,用倍频晶体CLBO和双色镜构成的非线性镜取代输出镜 ,实现了主被动锁模 ,与纯主动锁模相比 ,脉冲宽度压缩了 8倍 ,获得了 15ps的锁模脉冲     

一种大角度高频率的激光偏转扫描微反射镜设计方案

本文设计了一种用于激光偏转扫描的微反射镜 ,使用微结构对激光光束实现高频率、高效率、大角度偏转。通过理论计算 ,该微反射镜可以 80 0Hz频率、40°偏转角进行激光扫描。     

平面镜像法与有源保角变换

本文把镜像法与复保角变换有机地结合起来。指出对于实际中的一大类问题,只须采用平面镜像做基本模型,而对复杂形状作有源保角变换,就可以归结为平面镜像。特别有兴趣的是变换后的求解区域可以允许存在原问题∞处的镜像电荷,从而突破了一般镜像法的一个准则。     

战术激光中继镜系统

激光中继镜技术将激光源与光束控制部分离,降低了大气等因素对激光性能的影响.介绍了激光中继镜的概念及工作过程,分析了战术激光中继镜系统的优势与面临的技术挑战,最后介绍了美国中继镜技术的发展概况.     

二维扫描镜扫描特性理论分析

在航天遥感仪器中,为了缩小二维指向镜的大小可将45°镜偏转一定角度,如60°镜.在光学反射矢量理论基础上,对不同角度指向镜的摆动范围、像旋特性进行分析比较.从扫描特性角度分析了倾斜扫描镜使其减小尺寸的可行性.