以环形子孔径扫描法测量大口径非球面的研究

总结非球面常用检验方法在应用中优、缺点的基础上,使用环形子孔径扫描法来测量大口径非球面。这种方法使被测元件相对于参考波前的斜率差减小到干涉仪允许的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法实现数据“拼接”,从而得到整个面形信息。该方法无需辅助光学元件即可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,为大口径高精度非球面的加工检验提供了有效手段。     

采用机械钻铣轻量化技术的轻型镜研制

以φ400mm轻型平面镜为例，介绍了采用机械减重法制造轻型镜的工艺技术。镜坯的轻量化采用了刚度虽不是最优，但工艺性最好的圆孔结构，并采用专门设计的钻头钻孔，再用氢氟酸消除微裂纹。加工结果表明，该镜的减重比达44．5％，但仍具有足够的刚度，且没有影响加工精度的变形。     

主镜台阶数目对衍射成像系统传递函数的影响分析

为研究位相型菲涅尔透镜台阶近似引起的衍射杂散光对衍射成像系统调制传递函数(MTF)的影响,本文运用波动光学仿真分析方法模拟光波的传播。通过有限个级次的衍射波面在系统像面上相干叠加,得到系统的点扩散函数(PSF);对其进行傅里叶变换,得到系统的MTF。以菲涅尔主镜口径为80 mm的衍射成像系统为样机,分析了衍射主镜台阶数目为二、四、八时,系统MTF与理论设计值的差异。结果表明,随着衍射主镜台阶数目的增加,衍射杂散光对系统MTF的影响减小;并且四台阶时,与设计值的偏差已经小于0.5%。最后结合几何光线追迹仿真分析,提出将衍射主镜加工成中心区域多台阶、边缘部分为二台阶的思路,降低了衍射杂散光的影响。     

微结构薄膜望远镜研究进展分析

微结构薄膜望远镜通过表面微纳结构调制光波相位和传播方向,具有轻量化、公差容限大、易于折叠展开的特点,因此成为大口径轻量化空间光学成像技术中的颠覆性技术。本文通过对国内外微纳薄膜望远镜研究进展的调研和分析,概括了薄膜望远镜研制的关键技术和主要技术途径,重点分析了薄膜材料制备、微结构类型研究、系统光学设计理论等内容。微纳薄膜望远镜研制涉及材料、空间环境工程、微纳加工工艺、精密机械和二元光学等众多交叉学科,随着工程化程度要求的提高,会出现新的技术问题,而随着问题的解决很可能获得具有影响力的科技成果。

     

温度对高精度光学玻璃折射率均匀性检测的影响

为了实现光学玻璃折射率均匀性的高精度(0.2×10-6)检测,测量环境温度引入的测量不确定度应小于0.05×10-6。对测量过程中温度引入的不确定度进行了详细分析,总结了温度引起的5种误差源,对各种误差源进行了不确定度分析。结果表明,当测量腔中空气、贴置板、折射率液及被测件的径向温差不超过±0.01℃时,温度引起的测量不确定度为0.031×10-6,满足精度要求。为实验室环境的改造提出了建议,并为高精度玻璃折射率均匀性测量提供了分析数据。     

用于圆形口径光学元件的功率谱密度检测

光学元件加工质量的检测和评价是保证整个光学系统安全、正常运行的关键.波前功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)能给出光学表面的空间频谱分布,反映高精度光学元件加工质量的特殊要求.在总结现有功率谱密度指标基础上,提出由于圆形口径的旋转对称性,可以采用径向波前功率谱密度来表征圆形口径光学元件波前频谱分布特征的方法,并给出了采用三坐标仪作为测试仪器测量圆形口径光学元件的波前功率谱密度时相应的数值计算方法.     

瑞奇-康芒法中的一种数据处理方法

通过在光瞳面上取点的方法,找出被检平面镜面形误差与检验系统波像差之间的相互关系,即影响函数。利用最小二乘法求解一组过定线性方程组,求得被检平面镜的面形误差,拟合出被检平面面形。将其与干涉仪直接测得的面形相比较,发现两种方法得到的结果很接近。     

拼接检测系统平面波前稀疏子孔径排列模型的优化

稀疏子孔径拼接检测是大口径、超大口径光学系统像质检测的主要方法之一,其拼接检测的精度与子孔径排列方式、数目以及大小密切相关。本文通过建立数学模型,推导出子孔径个数k在1到无穷区间取值,子孔径个数k与填充因子M的关系曲线,从而得出在1.5 m以下系统检测的最优的七个稀疏子孔径排列布局图,并通过Φ200 mm自准干涉检验,验证了这种排列布局的合理性。     

光学镜面化学镀银中的敏化工艺研究

介绍了光学镜面化学镀银工艺的基本流程及对膜层质量影响较大的敏化工序的原理和工艺,并对该工序中的喷水量进行了理论计算和实验验证。对一块Φ365mm口径的次镜进行镀膜实验。实验结果表明,均匀喷雾35s左右能洗净敏化液中的Cl-,并使水解生成的Sn(OH)2胶体均匀残留于镜面,镀制的Ag膜层质量较好。膜层检测结果为:反射率为92%,厚度为60nm,对面形的影响:PV=λ/45,RMS=λ/250,满足该次镜的检测精度要求。     

能动磨盘加工与数控加工特性分析

能动磨盘加工(CCAL)与数控加工(CCOS)是大型非球面主镜加工有别于经典加工的两种新型加工工艺,针对这两种主镜加工工具,建立了各自的加工去除函数模型,从理论上分析了两者的加工特性,并在直径1300 mm非球面主镜加工实验的基础上,根据主镜面形ZYGO干涉仪和哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)传感仪的检测数据,利用功率谱密度(PSD)和相位梯度进一步探讨了这两种加工工艺对主镜面形中高频差的影响,提出了将能动磨盘加工与数控加工相结合的主镜加工工艺方法。