全息校正GRIN透镜像差

梯度折射率(GRIN)透镜的像差会导致像面弥散斑增大从而降低透镜的聚焦性能。基于激光全息成像理论,利用全息技术来校正GRIN透镜的像差,从而改善其聚焦性能。通过对GRIN透镜全息校正系统的仿真,计算了全息记录时通过GRIN透镜的物光波在全息图上的相位分布,得到其波像差为0.34λ;分析了全息再现时全息干版的轴向位移对像面弥散斑成像质量的影响,提出一种通过引入轴上点像差平衡轴外点像差的方法并进一步提高了聚焦性能。结果表明:应用该方法在1.5°视场内,弥散斑均方根半径值由14.1μm减小到7.2μm。在3°全视场内,弥散斑均方根半径值均在衍射极限范围内,能够满足GRIN透镜在重叠复眼成像系统中的聚焦要求。     

空间反射镜面形校正技术实验系统设计

针对空间相机主镜面形在轨主动校正的工程需求,设计了用于验证空间反射镜面形校正技术的实验系统;该实验系统将一面口径为676 mm的SiC反射镜面形作为被控对象;将9只基于无刷直流电机的力促动器作为执行机构;将基于PXI总线的工控机和基于虚拟仪器技术的测控软件作为控制器;将干涉仪作为面形检测模块;可实现对反射镜面形的闭环控制;实验结果表明:所研制的力促动器达到了输出范围不低于-320～+320 N,输出精度优于0.1 N的指标需求;基于面形响应函数的校正方法可以有效地校正反射镜面形;针对幅值为0.5λ像散和0.5λ三叶两种像差,一次校正后的校正偏差分别为6％和4％;利用该实验系统,力促动器的单机性能指标得到了测试与评估;面形校正方法得到了有效验证.     

静电拉伸薄膜反射镜的面形分析

静电拉伸薄膜反射镜属于一种空间新概念超轻反射镜。成形控制是其关键技术,而面形分析是成形控制的基础。基于Karman方程分析了薄膜反射镜在均匀载荷作用下的面形,并推导了抛物面面形所需的非均匀载荷;对Ф300 mm口径薄膜反射镜进行了有限元建模,针对不同载荷作用下的薄膜拉伸面形进行了光机集成分析,反射镜中心挠度与理论计算吻合,反射镜在非均匀连续载荷作用下的波前差相对于均匀载荷作用降低了一个数量级,非均匀离散载荷下的面形也得到了改善。结果表明:薄膜反射镜在非均匀载荷下可以有效抑制像差并能控制薄膜成形。基于仿真结果设计了半解析薄膜反射镜成形控制的方法,为薄膜反射镜的成形控制提供了技术基础。     

径向温度梯度对轻量化反射镜面形精度的影响

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2m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。     

空间薄膜抛物面聚光系统辐射能流密度的研究

结合薄膜聚光器的光学特性,同时考虑空间太阳形状模型、薄膜表面反射误差的概率模型,采用蒙特卡罗光线追迹法计算空间薄膜抛物面聚光系统接收面上辐射能流密度,分析薄膜聚光器的表面反射误差、焦径比、接收器的遮挡作用和接收器的位置对系统接收面上辐射能流密度分布的影响,为空间薄膜聚光系统的参数设计和性能分析提供参考。     

温度梯度对大口径反射镜热稳定性公差的影响

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。