可调焦离轴三反光学系统的装调

针对离轴反射光学系统的精密装调问题,提出了一种高精度空间交互测量以及基准传递系统,可实现调焦角度与系统光轴的高精度角度定位。该系统口径为450mm,可实现0.5km至无穷远的调焦,调焦角度精确定位后,只需调整无穷远处离轴三反光学系统的波像差满足要求,即可保证系统各个调焦位置处的波像差均满足设计要求,大大提高了装调效率。装调实验结果表明,无穷远处系统的波像差结果为0.09λ,1.5km处系统的波像差为0.1λ,2.5km处系统的波像差为0.11λ,0.5km处系统的波像差为0.2λ,均优于设计要求。     

高分辨率星载光学系统装调过程的偏心误差分析

针对影响光学系统成像质量的装调误差,分析了偏心误差对高分辨率光学系统成像的影响。基于一款自主设计的接近衍射极限的高分辨率星载相机光学系统,利用Zemax光学软件分析光学装调过程中偏心误差对光学传递函数的影响,得出光学系统中各个分离元件对成像质量影响的权重,为光学系统的装调方案设计和实施提供了依据,实现了该光学系统2 500万像素高分辨率成像。这种误差分析方法实现了对光学系统装调过程的有效控制,提高了光学装调的效率。     

Zemax软件在离轴三反射镜系统计算机辅助装调中的应用

利用Zemax光学设计软件与自编计算机辅助装调软件,实现了对大口径、长焦距、无中心遮拦离轴三反射镜光学系统的装调.通过Zemax软件模拟光学系统的失调模式,得到整个光学系统的波前像差,把波前像差代入到自编的复杂光学系统计算机辅助装调软件中,计算出光学系统的失调量,与引入的失调量对比,证明了其正确性.在实际的装调过程中,用小型球面干涉仪分别收集3个视场的干涉图,得到失调光学系统的失调量,用Zemax软件验证失调量数据的正确性,从而指导装调.按此方法,在波长λ=632.8nm时,得到离轴三反射镜光学系统的全视场波像差RMS值为0.108λ.该方法也可以运用到其他光学系统中.     

光电跟踪系统Φ1000mm主镜的装调

1 000mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量,本文对主镜的装调技术进行了研究。首先,对影响主镜面形精度的误差进行分配;其次,结合具体的主镜支撑结构的形式,采用典型装调方法对800mm口径主镜进行详细的装调研究,实时测得主镜的面形精度;最后,综合分析产生装调误差的来源,提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40,在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。     

水平式两轴转台中库德光路的快速装调

为实现对水平式两轴转台中库德光路的快速高精度装调,建立了自准直平行光管与平面反射镜相组合的自准直装调和检测系统。介绍了水平式两轴转台中库德光路的组成和工作原理,根据光学自准直原理给出了库德光路的装调和检测方法;结合库德光路的特点推导出基于坐标变换的库德镜辅助装调模型,进而实现了库德光路的快速装调。最后,对装调好的库德光路进行了随经轴和纬轴转动的误差检测,得出两轴转台工作过程中库德光路的实际晃动误差。结果表明,通过装调的库德光路晃动误差仅为5.2″,满足设计指标要求的8″。该装调技术不仅适用于库德光路也可对其它的反射镜装调提供一定的借鉴和参考。     

遗传算法在离轴四反光学系统设计中的应用

现有的光学设计软件多依赖初始结构的选取,故提出了一种基于遗传算法的四反射光学系统初始结构求解方法,以获取像质良好和特定布局的初始结构。根据初级像差理论,对同轴四反光学系统进行像差分析,建立了由带权重的初级像差系数和结构布局约束条件所组成的目标函数;通过引入遗传算法对目标函数进行优化求解,获得了像质良好、特定布局的同轴四反初始结构。最后,基于该初始结构设计了一款长焦距(1 200mm)、大视场(20°×4°)、大相对孔径(F/4)的离轴四反光学系统。该系统结构布局紧凑,各个视场的调制传递函数在50lp/mm处均大于0.52。与传统设计方法相比,提出的设计方法不需要给定初始条件,可以为四反射光学系统提供像质良好和特定结构布局的初始结构,在反射式光学系统设计中具有广泛的应用前景。     

高分辨率4f传像系统分辨率的影响因素分析

研究了在实际应用中4f传像系统分辨率的影响因素及其作用机制,用于指导系统的设计和装调。首先,在理论上分析了由装调误差引起的像差对系统光学传递函数(MTF)产生的影响,并建立了描述二者关系的数学模型。基于该模型研究了1μm分辨率4f光学系统的装调误差,仿真计算了系统含有透镜偏心、倾斜、位移误差对MTF的影响,得到了分辨率随误差的变化曲线。实验结果表明,倾斜在15″以内,偏心误差在0.02mm,位移在0.01mm范围内,装调误差均会导致分辨率下降,虽然倾斜在极小范围内微调时分辨率会提高,但总的变化趋势不变。绘制的装调误差与分辨率的关系图,可为高分辨率4f系统的误差预估提供参考。     

大视场快焦比施密特系统在星载光谱仪中的应用

根据大视场和快焦比空间遥感高光谱成像仪的研究目标,采用折叠三反施密特望远镜和自由曲面Offner凸面光栅光谱仪结构,设计了一个视场为5°,焦比为2,工作谱段在400～1 000nm,光谱分辨率为5nm的星载高光谱成像仪光学系统。推导了非对称非球面施密特主镜的理论计算方法,介绍了镜面的制造方法。利用Zemax光学设计软件进行了光线追迹和优化设计,结果显示光谱畸变0.88%,光谱弯曲1/3探测器像元,所有谱段的光学传递函数均大于0.8,满足星载高光谱成像仪的技术要求。施密特系统结构简单,仅含有一个非球面,在大视场工作时具有像质优良和畸变小的特点,且中心遮拦比小、体积紧凑,适合未来大视场快焦比的大口径星载遥感应用。     

Presence of Acinetobacter species among the predominant bacteria found in a contaminated metal-working fluid

The distribution of Acinetobacter species among the bacteria isolated from an unusually heavily contaminated petroleum-based water-soluble metal-working fluid used in a large North American automotive machining operation was investigated. It had been found previously¹ that, in laboratory cultures with metal-working fluids as the sole carbon source, these species grew more rapidly and to much higher densities than any other types of bacteria isolated from this system. Thus, it was expected that they would dominate the population and would be difficult to control. It is shown here that, contrary to expectation, over a one-year period Acinetobacter species usually accounted for only a few percent of the total population. Factory fluids did not contain substances that selectively inhibited the growth of these species. In mixed-cultures grown in the laboratory with metal-working fluid as the carbon source, Acinetobacter species accounted for less than 1% in the initial inocolum, nearly 70% during the mid-exponential-phase, and only a few percent in the stationary-phase. These experiments suggest, as a working hypothesis, that the Acinetobacter species ‘govern’ the contamination in the sense that they first colonize the fluid and their presence is necessary to maintain the other strains.     

液晶自适应光学系统中倾斜镜的建模与控制

为了提高液晶自适应光学系统的波前探测精度,研究了该系统中倾斜镜的校正方法。分析了液晶自适应光学系统中各环节的物理特性,利用拉格朗日方程给出了倾斜镜系统模型的基本结构;采用子空间辨识方法确定了模型参数,同时利用非线性最小二乘算法对子空间模型的频域特性进行了修正。修正后模型幅频特性均方根误差为0.024 5dB,相频特性均方根误差为1.9008°。引入Smith控制策略来解决倾斜镜校正波前整体倾斜过程中的时滞问题;利用子空间辨识出的模型分别进行Smith和PID的仿真和实验验证,得到的结果与仿真计算相吻合,即在相同稳定裕度的情况下,采用Smith补偿PID算法的误差抑制带宽比传统PID算法提高了23.97%。最后,用提出的方法对一组湍流整体倾斜信号进行了校正。结果显示:采用Smith补偿PID算法的控制精度比传统PID算法提高了21.03%,证实提出的方法优化了倾斜镜的校正精度,保证了开环液晶自适应光学系统的波前探测精度。