分块式空间望远镜的波前校正方法

对于同时具有可变形分块式主镜和变形镜的空间望远镜光学系统,提出一种基于小波分解的并联波前校正法.该方法根据分块式主镜和变形镜的空间校正能力不同,利用小波分析的多分辨率分析的特点按不同尺度分解波前误差,将空间频率高于主镜空间带宽的各层波前误差合并为高频波前误差由变形镜校正,余下的低频误差由主镜校正;应用MATLAB小波工具箱对并联波前校正法进行数学仿真,并与依光路顺序的串联波前校正法进行比较,结果说明基于小波解耦的并联校正法波前校正精度高于串联校正法,适用于空间望远镜光学系统.     

望远镜主镜面形误差的结构函数分析方法

望远镜主镜面形误差的指标制定、分析以及评价方法对主镜加工具有重要的指导意义。提出一种结构函数分析方法,利用它分析了大气湍流对望远镜系统成像质量的影响,制定出主镜面形加工误差的指标要求;通过建立泽尼克多项式与结构函数的直接转化关系,实现了对主镜面形误差的有效评价,给出了具体的转化步骤及结果;通过巨型麦哲伦望远镜(GMT)实例对分析过程进行了具体说明。结构函数分析方法与整镜均方根(RMS)波像差等方法相比,能更准确及完善地评价望远镜主镜的面形误差,对镜面加工更具指导意义。     

Hα与白光望远镜的光机热一体化分析

为了实现对空间光机系统在复杂环境下光学性能的快速评估,介绍了光机热一体化分析方法的原理和流程,以及在该原理基础上研发的光机热分析软件的主要算法和功能,阐述了作为其关键部分的光机热数据接口问题.以Hα和白光望远镜(HWT)为例,计算出该望远镜在不同系统温度下的光机热一体化分析结果.给出的光学传递函数和波像差变化结果表明:在不同系统温度下,HWT望远镜光学性能将发生相应变化.当系统温度约为20℃时,系统性能最佳,其波像差约为λ/10.当系统温度在15～25℃之间时,系统波像差约优于λ/6.基于光机热一体化分析方法的原理,给出了适用于空间光机系统的一套可行的技术途径.     

大口径望远镜主镜支撑结构研究

主镜是望远镜系统的重要组成部分之一.随着其口径的不断增大,望远镜的重量也随之加大,自重、热变形等问题将对主镜镜面的面形精度产生一定的影响.因此,在保证系统精度的同时,要尽可能的减少结构重量,所以在设计阶段就要根据光学系统的技术要求及影响因素对主反射镜的支撑方案进行综合考虑和全面分析,使其结构设计更为合理.根据大口径望远镜系统主镜结构设计的要求,利用结构分析软件,建立结构分析模型,来确定主镜支撑方案.详细分析了大口径望远镜主镜支撑的各方面技术.     

基于多视场波前传感的次镜位置误差检测方法

大口径分块式主镜空间对地遥感系统在轨工作时,次镜相对于主镜的位置失调会对系统像质产生影响,需对其进行在轨检测与校正。当分块式主镜无中心基准镜时,无法用传统的灵敏度矩阵反演法计算出次镜失调量。为此,提出了一种基于多视场波前传感信息计算次镜位置失调量的方法,采用ZEMAX软件建立了无中心基准的36分块式主镜空间对地遥感系统。针对该系统像差特点,利用不同视场的场依赖波前像差,建立了次镜失调量检测数学模型,开展了仿真研究,结果表明当波前传感误差为1/40（=632.8 nm）时,次镜位置失调量的检测精度X、Y方向平移约为30 nm,倾斜约为15;失调量检测动态范围X、Y方向平移为0~1.5 mm,倾斜为0~0.03。并通过多组实际仿真,验证了所提方法的可行性。     

Whiffletree结构在主镜侧支撑中的应用研究

Whiffletree结构被广泛地应用在大口径望远镜主镜的底支撑中,但是目前在侧支撑中还没有采用Whiffletree结构的例子。首先探讨了在非薄弯月镜主镜中,采用Whiffletree结构进行侧支撑原理和方法,并结合一个实例,对Whiffletree侧支撑进行计算和设计,然后使用有限元软件MSC.Patran/Nastran进行了分析,最后得到镜面变形的RMS值为1.46nm,低于/40,证实该方案的可行性。     

星载激光雷达望远镜主镜光机分析与优化

针对研制和集成完的直径为1 m的激光雷达望远镜,介绍了望远镜主镜系统的结构设计,并分析了主镜二级背板安装点匹配失调及主镜挠性支撑脚作用对主镜面形的影响。通过建立主镜系统的有限元模型开展光机分析,并对分析结果进行了处理,使其能够与集成装校时的干涉测量波前图进行直接对比,得出二级背板与光学基板安装点匹配失调是导致主镜形变过大的主要原因。针对此问题对望远镜主镜系统结构进行了改进,通过有限元光机结构分析,预计优化后的结构能够有效地减小匹配失调导致的主镜形变,将使主镜均方根形变量从0.3降至0.097（=632.8 nm）,满足激光雷达要求的0.15面形要求。     

极轴式望远镜主镜支撑结构对镜面变形的影响

根据极轴式望远镜的工作特点,以口径为700 mm的极轴式望远镜主镜室系统为例,确定了一套主镜支撑方案。借助于有限元分析软件MSC.Patran详细地建立了系统的有限元模型,选取多种工况,分析了系统在自重作用下的镜面变形情况,绘制了镜面变形误差PV值和RMS值的变化曲线。结果表明:镜面变形主要受角的影响,随着的增大而减小,径向支撑效果优于轴向支撑效果,镜面变形误差满足设计指标要求。在主镜室系统竖直放置时,利用Zygo干涉仪测得带支撑结构的镜面变形误差RMS值为28.48 nm,表明主镜在该支撑结构作用下的面形接近于加工检测时的状态,同时也验证了有限元模型的准确性。     

地基大口径望远镜主镜热控的设计原则及方式

热问题贯穿了望远镜设计的各个方面,而且随着望远镜口径的增大,温度对望远镜的工作性能和稳定性的影响也越来越明显。望远镜的主镜作为望远镜系统中关键的光学元件,对望远镜的成像质量有着重要的影响,为了克服主镜视宁度对望远镜成像质量和望远镜主镜温度梯度导致的热变形对望远镜成像质量的影响,对望远镜主镜温度进行合理地控制显得十分的必要和重要。本文结合国外大口径望远镜,详细论述了现代望远镜主镜热控的原则,总结了望远镜热控设计的方法,并进行了相应的探讨,为今后的大口径望远镜的主镜热控设计提供一定的参考价值。     

基于虚拟样机技术的柔性可展开主镜动力学分析

基于多体动力学分析软件ADAMS，建立了空间望远镜可展开主镜的虚拟样机模型。介绍了ADAMS中柔性体的基本理论及产生柔性体的几种方法，采用在ADAMS中引入ANSYS模态中性文件的方法，将主镜的各分瓣子镜考虑为柔性部件，进而通过动力学仿真，初步探讨了分瓣子镜的柔性对系统动力学特性的影响。     

一种测量光刻机工件台方镜不平度的新方法

提出一种新的步进扫描投影光刻机工件台方镜不平度测量方法。以方镜平移补偿量与旋转补偿量为测量目标,使用两个双频激光干涉仪分别测量工件台在x和y方向的位置和旋转量;将方镜不平度的测量按照一定的偏移量分成若干个序列,每一个序列包括对方镜有效区域的若干次往返测量;根据所有序列的测量结果计算出方镜的旋转补偿量;为每一个序列建立临时边界条件,并据此计算出每一序列所测得的方镜粗略平移补偿量;采用三次样条插值与最小二乘法建立每一个序列间的关系,以平滑连接所有测量序列得到精确的方镜平移补偿量。结果表明,该方法用于测量方镜平移补偿量,测量重复精度优于2.957 nm,测量旋转补偿量,测量重复精度优于0.102μrad。     

非接触式扫描反射镜定位精度检测方法

扫描反射镜的定位精度直接影响超光谱成像仪的工作性能,为了对扫描反射镜定位精度进行检测而不影响其运动性能,提出了一种基于双经纬仪的非接触式检测方法。利用光学向量反射和坐标变换原理对该方法进行了理论分析,给出了精确的扫描反射镜定位误差计算公式。为了减少实际检测时调整工作量,基于理论计算和工程简化的方法给出了允许的调平误差。对待检扫描反射镜进行了定位精度检测实验,表明该检测方法具有测角范围大、调整过程简单、检测精度高等优点。     

Analysis of integrated optical waveguide mirrors

A new method is presented to analyze reflection losses of integrated mirrors, taking into account the exact guided mode profile and assuming that this profile remains unchanged up to the reflecting plane. The fraction of the reflected light coupled to one of the guided modes of the output waveguide is calculated, taking into account the mirror reflection coefficient. The influence of both translation and tilt of the reflecting plane is investigated. The method applies for every guided mode and any reflection angles. Numerical calculations are derived for a 90° optical corner mirror     

基于非线性光纤环镜的OCDMA全光码字转换方法

提出了一种利用非线性光纤环镜(NOLND实现二维全光码字转换方法,设计了基于NOLM的码字转换方案,并进行了系统性能仿真分析.研究结果表明:该方法能够成功实现系统的数据传输;采用这种码字转换方法,系统误码率性能远远高于没有进行码字转换的系统性能.     

A numerical technique for analyzing electromagnetic wave scatteringfrom moving surfaces in one and two dimensions

The electromagnetic wave scattering properties of a moving, perfectly conducting mirror are analyzed using a numerical technique based on the finite-difference time domain (FD-TD) method. This numerical technique does not require a system transformation where the object is at rest, but gives a solution to the problem directly in the laboratory frame. Two canonical one-dimensional cases are considered, the uniformly moving and the uniformly vibrating mirror. Numerical results for the scattered field spectrum are compared to available analytical results, and an excellent agreement is demonstrated. The ability of the FD-TD model to obtain the physics of the double-Doppler effect (for the uniform translation case), and frequency-modulation-like reflected spectrum (for the uniform vibration case) is highlighted. The method is then extended to two-dimensions where a plane wave at oblique incidence on an infinite vibrating mirror is considered. A good agreement with published results is demonstrated for this case     

啁啾和切趾函数可调的光纤光栅的扫描写入法

使用均匀相位模板和244nm倍频氩离子连续激光器,采用扫描写入法,制作了啁啾和切趾函数可调的光纤光栅。扫描器由微机控制。通过软件编程可动态高速扫描 速度及曝光量,操作简便、调整的灵活余地大。已在载氢的标准单模光纤上制作出了具有反射率、 高边模抑制比、平顶和不同带宽要求的光纤光栅。     

一种3D眼镜虚拟试戴系统的实现

针对人脸图像试戴3D眼镜过程中存在的镜腿遮挡人脸问题,文中提出一种基于人脸图像的3D眼镜虚拟试戴技术。利用构建的人脸形状的三维模型,使其在虚拟试戴中对镜腿起到消隐作用,解决镜腿的遮挡问题。文中对输入的人脸图像进行关键点检测,结合Graham扫描法求得人脸形状的凸多边形,利用平移扫描构建人脸形状的三维模型。此外,文中根据定位人脸图像上的关键点以及姿态估计后对三维眼镜模型的变换,将眼镜模型佩戴到人脸图像上。实验结果表明,该方法对于多视角的人脸图像实现了虚拟试戴效果,解决了多种视角下人脸图像试戴过程中镜腿的遮挡问题,虚拟试戴中镜腿遮挡平均准确率为94.5%,遮挡精度较高。     

基于PI逆模型的快速微摆反射镜的开环控制

由压电陶瓷驱动器构成的快速微摆反射镜平台存在迟滞特性,影响了对快速微摆反射镜的控制。为了能够有效的对快速微摆反射镜进行控制,采用基于PI逆模型的开环控制方法。首先,采用PI模型对快速微摆反射镜平台的迟滞特性建立数学模型,通过最小二乘法辨识PI模型的参数;其次,基于PI模型的可逆性,求解PI逆模型参数;最后,验证基于PI逆模型的开环控制方法的有效性。根据轨迹跟踪实验得到的数据,在正弦波轨迹输入信号下的均方根误差为1.23%,最大误差为2.45%;在三角波轨迹输入信号下的均方根误差为1.3%,最大误差为2.37%。证明了基于PI逆模型的开环控制方法是可行的,能够有效地控制快速微摆反射镜。     

基于复述增广的医疗领域机器翻译

医疗机器翻译对于跨境医疗、医疗文献翻译等应用具有重要价值。汉英神经机器翻译依靠深度学习强大的建模能力和大规模双语平行数据取得了长足的进步。神经机器翻译通常依赖于大规模的平行句对训练翻译模型。目前,汉英翻译数据主要以新闻、政策等领域数据为主,缺少医疗领域的数据,导致医疗领域的汉英机器翻译效果不佳。针对医疗垂直领域机器翻译训练数据不足的问题,该文提出利用复述生成技术对汉英医疗机器翻译数据进行增广,扩大汉英机器翻译的规模。通过多种主流的神经机器翻译模型的实验结果表明,通过复述生成对数据进行增广可以有效地提升机器翻译的性能,在RNNSearch, Transformer等多个主流模型上均取得了6个点以上的BLEU值提升,验证了复述增广方法对领域机器翻译的有效性。同时,基于MT5等大规模预训练语言模型可以进一步地提升机器翻译的性能。     

某空间相机反射镜的温度变形分析

在某空间光学系统一块反射镜的设计中,虽然采取了很多积极的措施来减小温度变化的影响,但由于能受到太阳直接照射,其空间热环境非常恶劣,因此仍需对其进行热变形分析.为此,对空间光学结构热分析的一般流程进行了讨论.对热变形分析过程中关键的温度场映射问题进行了研究,比较了两种温度场映射的方法.对于所研究的反射镜的热变形问题,选取了通过热传导分析建立温度场的方法进行了分析.分析结果表明,利用热传导建立温度场计算出来的镜面变形PV和RMS值的变化与实验结果是一致的,该方法具有普遍的适用性.