连续满足齐明条件的四球面反射镜变焦望远镜

本文介紹四球面反射镜变焦望远镜的设计。应用三级象差理论推断系统在变焦轨迹上的每个点都满足齐明条件.经检验点列图认为,卡塞格林-卡塞格林式结构的系统,是令人满意的.给出了结构数据.     

一种紧凑离轴反射式多波段共用光学系统

给出了一种可用于红外热成像、激光测距(照射)及可见光电视的多波段共用离轴反射式望远光学系统,可结合快速反射镜构成复合稳定光电系统,具有结构紧凑、重量轻和无中心遮拦的特点,其中的反射镜均为二次曲面或平面,相对于常规离轴三反系统具有较好的加工和装调工艺性。     

采用相变致冷技术的激光反射镜结构

报导了一种采用相变致冷技术的激光反射镜新结构.这种结构的新特点在于,正支望远镜式虚共焦非稳腔凸镜的内部采用了螺旋状冷却沟道,填充用以保持反射镜温度恒定的固-液相变物质.当激光入射到反射镜表面时,反射镜温度上升,通过接触传热,相变物质的温度也开始上升.当相变物质的温度达到相变点时,相变物质开始熔化,温度保持不变,并继续从反射镜吸收热量,从而使镜面温度恒定于一个很小的范围;当出光结束后,反射镜温度降低,相变物质开始凝固,通过反射镜放出热量,以备下一个周期循环使用.整个过程不需要人为的干涉,也使反射镜省却了额外的辅助冷却设备.相变致冷反射镜结构简单,可以和晶体输出窗口制成一体,去掉了传统虚共焦非稳腔中用于输出耦合的45°刮刀镜,获得高光束质量的激光同轴输出.数值计算表明,当引入相变致冷方式冷却凸反射镜后表面时,反射镜的温度场等温线向轴向弯曲,说明反射镜中心冷却效果良好,而局部最高温度则由44°C降为33°C,从而大大降低了反射镜的热吸收变形.实验表明,采用相变致冷技术后,在激光连续照射10 s后,镜面总变形量铜镜由1.4 μm降为约0.27 μm,而硅镜则由1.1 μm降为0.4 μm,取得了良好的冷却效果.(PC6)     

用于X光激光实验的反射式线聚焦光学系统的设计和分析

基于三维光线追迹的象差计算,对卢瑟福实验室用离轴球面反射线聚焦系统作了分析。然后,首次提出了用于X光激光实验的两类新的反射式线聚焦构型,即反射式光楔列阵和光锥列阵系统,并作了计算。最后,对所得结果作了比较和讨论。     

空间引力波望远镜主反射镜系统的结构设计优化

针对空间引力波望远镜主反射镜系统的结构及支撑组件进行了设计与优化。主反射镜运用了侧面3点支撑对镜体进行约束,并对支撑点的选取与布局进行了研究。反射镜采用能够实现较大弯曲刚度的背部钻孔式半封闭构型,通过有限元计算结合多目标遗传算法对反射镜轻量化结构进行了参数优化,在不降低面形精度的条件下使镜体结构轻量化率达到74%。设计了一种由两个无阻隔串联式柔度单元组合而成的可调节双轴连杆型Bipod柔性铰链结构,其可对反射镜面形误差进行补偿。建立了柔性铰链并联机构作用于反射镜的数学模型,对其进行了基于MATLAB的参数取值分析,并通过有限元方法完成了对参数取值的修正。最后进行了空间热载荷条件下的反射镜面形分析,结果表明反射镜面形误差优于λ/60,满足设计要求。     

天基大口径反射镜支撑技术的发展

为了满足人类对地观测和宇宙探索的更高性能要求,空间望远镜反射镜口径已经从米级向十米量级迈进,呈现不断增大的趋势。大口径反射镜支撑与反射镜面形精度和稳定性直接相关,是决定空间望远镜实际观测能力乃至任务成败的关键技术之一。首先对大口径反射镜的三种主要支撑形式进行了介绍并做出适用性比较。在此基础上,从影响反射镜支撑设计的各个因素出发,讨论了反射镜支撑的设计原则。然后结合设计原则的讨论和国内外研究进展对支撑点数量和位置优化、无热化设计、无应力装配设计等大口径反射镜支撑关键技术及发展方向进行了探讨,期望对我国大型空间望远镜的研制提供借鉴,在新一轮空间探索热潮中实现跨越发展。     

X射线反射镜的加工

近年来,X射线聚光技术正应用于X射线蚀刻、微机械和各种分析领域.X射线光学系统的最大课题是研制具有亚纳米级表面粗糙度和亚微米形状精度的象差小的非球面反射镜.过去所使用的反射镜形状是柱面或者有两个曲率的圆环面,其缺点是象差大.本文以硬质脆性材料为对象,介绍大型、小象差的非轴对称、非球面离轴椭球的超精     

空间引力波望远镜主镜组件的结构设计

针对空间引力波望远镜皮米量级的极高光程稳定性需求,对系统中主镜组件进行了优化设计。采用微晶玻璃（Zerodur）作为反射镜材料,支撑结构材料为铟钢（4J36）。首先,通过对反射镜参数的优化,使其在保证面形精度的同时镜体轻量化率达到了72%。然后,设计了一种双轴联杆型Bipod柔性反射镜支撑结构,并采用了侧面三点支撑的形式。以保证有效的支撑刚度及卸载效果为目的,建立了柔性铰链的数学模型,并基于Matlab对其尺寸参数进行了优化。最后,对优化设计后主镜组件进行了模态分析及振动试验,并完成了在轨分析与波前质量计算。结果显示,主镜组件的一阶固有频率为373 Hz,与试验结果的相对误差为3.5%;在轨环境下主镜面形精度达到8.9 nm（RMS）;波前精度为/5（=1 064 nm）。表明该反射镜组件满足设计指标要求。     

旋铸巨型麦哲伦望远镜的8．4m反射镜

2005年7月，亚里桑拿大学将启用旋转熔炉，开始为世界最大的地基望远镜生产8．4m直径反射镜。望远镜名为巨型麦哲伦望远镜（GMT），其主镜的设计为六个8．4m离轴反射镜环，和一个中心轴上反射镜，其分辨率为哈勃空间望远镜的10倍。     

自适应光学谐振腔动态象差的分析

采用内腔自适应光学技术,在激光器光学谐振腔内设置可变形反射镜,可使相位误差在衍射成强度分布前得以校正,输出光束的相位和强度都可以得到校正。本文阐述了激光谱振腔内象差对腔几何参数的影响,用几何分析得出的非稳腔环形出瞳面上象差分     

三镜反射式光学系统综述（特邀）

三镜反射式光学系统由于具备同时校正球差、彗差与像散三种像差的能力,可以实现较高的光学性能,基于其反射镜数量少、装调复杂性可接受等特点,在光学成像领域有着广泛的应用。特别是离轴三镜反射式光学系统,凭借其无孔径遮拦、可实现大视场等诸多优势,在高性能光学仪器装备中占据着重要位置。文中以典型的三镜反射式光学系统发展为主线,全面介绍了多种类型的三镜反射式光学系统,涵盖同轴三反系统、两轴三反系统、离轴三反系统与无焦三反系统,讨论了其光学结构特点、结构关联与光学系统性能,并给出了设计示例,供光学设计领域研究人员共同探讨。     

非垂直入射激光反射镜的性质

介绍用不同折射率和相同有效光学厚度的两层交替膜(ZnS和MgF_2)作基本材料制成的无损失交替介质多层激光反射镜。当偏振光垂直或平行于入射面时,计算了这种反射镜抑止带中心的反射率和抑止带宽度随入射角的变化。文中附图详细讨论了用计算机计算的反射镜(膜层数达20层)的结果。这些曲线图可根据预定的技术要求简化激光反射镜的设计,并可用来区别抑止带中心的最大或最小光谱反射率。     

大型轻量化空间光学系统用反射镜制造技术的研究进展

由于下一代空间望远镜(NGST)和其他NASA项目需要大口径的空间光学仪器,美国马歇尔空间光学飞行中心的空间光学制造技术中心目前正致力于空间系统用轻量化光学元件的研制。本文评述了发展中的NGST技术,讨论了NGST主反射镜各部分的环境试验情况。     

共相位望远镜阵列的光束耦合问题研究

研究了共相位望远镜阵列的两种重要光束耦合误差——光瞳面平移(piston)误差和光瞳面倾斜(tilt)误差。设piston误差和tilt误差都服从均值为零但标准差待定的正态分布,根据中心点亮度判据,通过迭代方法计算了piston误差和tilt误差所允许的最大标准差,揭示了这两类光束耦合误差所允许的最大标准差与子望远镜个数和遮光比的关系。Piston误差所允许的最大标准差与子望远镜的遮光比无关,但随着子望远镜个数不断增加,在0.11λ～0.08λ范围内缓慢减小。Tilt误差所允许的的最大标准差在子望远镜出瞳大小已知的情况下,随遮光比不断增加而逐渐减小,而与子望远镜个数无明显的相关性。     

超轻量化空间主动反射镜技术

空间用轻量化反射镜可以用弹性薄板作反射面，用带驱动器的刚性轻量化框架作支撑结构制成。反射镜的面形精度通过测量波阵面的反馈信息调节驱动器来主动地保养。美国亚利桑那大学已制成两个这样的反射镜。一是NASA制作的2m NGST反射镜系统样品，其面密度为13kg/m^2，这个反射镜已通过低温检验，另一个是50cm反射镜，其面密度仅为5kg/m^2。本文讨论了这两个反射镜的制作过程。     

内壁反射式远红外激光干涉仪的设计和应用

介绍用于HL-2A偏滤器托卡马克装置的远红外（FIR）激光干涉仪及其在等离子体电子密度测量中的应用．一种新的软件比较相位技术被用来计算相移．自恰式光路设计方法用于内壁挂镜光路的设计．防污染装置延长了真空室中反射镜的使用寿命．电子密度测量结果表明偏滤器位形的等离子体放电减小了等离子体与第一壁的相互作用，等离子体密度比孔栏放电位形的略为偏低．     

超大偏转角象差理论

本文采用曲轴电子光学理论,研究了超大偏转角情况下的偏转象差.给出了曲轴二级和三级象差公式.计算了均匀偏转场的曲轴二级、三级象差以及屏上光栅.并与一般直轴三级象差理论和解析公式的结果相比较.结果表明,随着偏转角的增大,曲轴三级象差的影响亦增大.当偏转角大于120°时,必须考虑曲轴三级象差的作用.     

空间望远镜光学系统中的轻型反射镜

本文概述了空间望远镜中的被动式轻型反射镜制造技术，它标志了空间望远镜制造技术的最新进展。反射镜采用非传统材料一碳化硅，使大于3米直径的反射镜达到衍射极限的质量成为可能。     

空间相机快速反射镜的结构轻量化设计

针对空间相机快速反射镜的工作条件和工作要求,提出了快速反射镜的结构轻量化设计方案。以100 mm口径圆形反射镜为研究对象,设计了利用加强筋减重的反射镜轻量化结构,并提出了基于镜面抗弯刚度等效的等效标准圆镜厚度的计算方法;分别设计了基于镶嵌体结构的背部三点支撑方案和背部中心支撑方案,有限元对比分析的结果表明,采用背部中心支撑方案可以避免镜座与反射镜之间因温度变形不协调引起的多个支撑点相互干涉,镜面面形精度较高,并且由于结构简单,其摆动组件的总质量更轻;为了进一步提高快速反射镜结构的综合性能,同时以摆动组件的总质量及镜面面形的均方根值为优化目标,对背部中心支撑方案下快速反射镜的主要结构参数进行了多目标优化,优化结果显示,加强筋的高度和镶嵌体的壁厚对结构综合性能的贡献最大;最终优化方案下快速反射镜的摆动组件总质量仅为95.75 g,结构的一阶谐振频率为217 Hz,在-8℃温度载荷的作用下,镜面面形的RMS为7.26 nm,满足设计要求的同时,反射镜实现了40.4%的轻量化率。     

编队飞行卫星的协同指挥控制

通过协同控制反射镜卫星和探测器卫星，预期精密编队飞行可以实现虚拟的长焦距望远镜。本文对精密指挥控制虚拟望远镜的控制策略进行了讨论，表明通过灵活分配反射镜卫星和探测器卫星的控制权可能实现全面燃料最佳化。