卫星光通信天线系统轴向间隔的精确调试方法研究

在卫星光通信系统中，光学天线是影响激光信号发射和接收的关键子系统，干涉仪则是实现其精确装调的有效工具。由于实际使用的干涉仪的波长与光学天线的工作波长通常并不相等，此时利用干涉仪只能完成垂轴像差的调整，而不能完成轴向间隔的精确调试。为实现单波长干涉仪对不同波长光学天线轴向间隔的高精度装调，必须考虑由干涉仪和光学天线的波长差异引入的间隔偏差。根据光学天线在干涉测量装置中的光程差表达式，建立了由波长引起的光学天线物镜和目镜的轴向间隔偏差与干涉条纹变化量的关系式，并据此提出了精确调试光学天线轴向间隔的方法。模拟仿真结果表明，利用该关系式能较精确的完成光学天线轴向间隔的调试，其模拟调试误差小于15%，基本满足卫星光通信终端对光学天线的装调要求。     

光学和光学仪器——显微镜——可换目镜的直径

1 范围 本国际标准规定了显微镜可互换目镜的直径. 注:通常,一个由目镜、物镜和镜筒透镜组成的特定的组合是校正好像差的.因此由一个厂商制造的物镜和另一个厂商制造的镜筒透镜或目镜的组合,即使都符合本标准的规定,仍可能在放大率和(或)光学性能上产生误差.     

编队卫星INSAR系统中天线指向误差对天线方向图的影响

在编队卫星INSAR系统中,为了实现干涉测量,参与干涉的合成孔径雷达的天线波束必须能同时覆盖同一照射区,实现空间同步.但由于各种干扰力矩的作用,天线指向会产生误差.分析了卫星姿态误差引起的天线指向偏离和由此带来的有效天线方向图的改变,对系统性能的分析提供理论依据.     

半导体双波长透射式红外干涉仪的研制及应用

采用635nm波长半导体可见光激光和10.5μm波长半导体红外激光作为干涉光源,设计了635nm和10.5μm双波段共光路透射式红外干涉仪,实现了可见光波段干涉测试与红外光波段干涉测试共光路,且双光路共用可见光对准。双波段共用机械式相移系统,并采用635nm测试光分段驻点标定10.5μm测试时相移器的长行程误差。研制的双波长红外干涉仪系统的红外测试精度达到PV优于0.05λ,RMS优于0.02λ,系统重复性RMS优于0.001λ。采用该干涉仪测试口径为400mm×400mm,离轴量为800mm的离轴非球面,得到边缘最大偏差值为21.9μm,能够实现大口径离轴非球面从粗磨到精磨高精度加工面形的全过程干涉测试。     

某雷达天线座俯仰组合轴刚度特性分析

介绍某雷达天线座俯仰组合轴刚度特性有限元分析计算情况,包括有限元分析模型建立、挠曲变形计算,组合轴变形引起的天线轴指向误差分析和固有频率计算。     

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.     

PCB数控钻孔机精度检测及补偿研究

针对定位与重复定位精度数据测量不稳定的问题,从激光干涉仪测量原理分析入手,得出测量距离与波长和脉冲数之间的关系。考虑了环境因素对波长的影响,对生产现场环境模块数据进行了测量,得出环境模块变化量对波长总的补偿量,与精度误差相比,波长变化导致的误差几乎可以忽略,经分析并通过测量验证,得出精度测量不稳定的主要原因是横梁X轴连接杆的变形导致。通过调整安装和测试位置并对横梁X轴联接杆结构进行重新设计,实现了精度补偿及测量的稳定。     

利用Zernike系数对离轴三反射系统进行计算机辅助装调

针对离轴三反光学系统检测和装调的复杂性,提出了一套结合了干涉测量技术的计算机辅助装调方法。采用多视场ZYGO干涉仪自准干涉检验各种失调量产生的残余像差,得到表征系统失调量引起残余像差的一系列Zernike系数,利用Zernike系数与Seidel像差系数之间的相关性将之转化为几何像差作为校正对象。由光学设计软件求得与系统失调量相关的灵敏度矩阵,并确定对残余像差影响最敏感的失调量。当失调量被确定后,将调整后的结果再次代入光学设计软件进行验证。多次迭代后,得到系统的RMS值0.04λ的良好结果,证明了这种指导装调的方法是行之有效的。     

离轴抛物面的对比测量

采用离轴角度90°、口径1 inch的离轴抛物面作为样品,比对了传统零位干涉测量结果和非接触式3D非球面光学面形测量系统Luphoscan之间的差异.利用Zemax仿真了离轴抛物面六个维度的调整误差对测量结果的影响,分析了离轴量误差在两种完全不同测量过程中的表现形式,解决了Luphoscan测量结果可用性问题.根据仿真...     

重力对大型可展开天线热变形测试结果影响分析与验证

研究重力对某大型可展开天线热变形测试结果的影响,通过仿真计算和试验测试对重力影响程度进行了分析和验证.首先,对大型可展开天线热变形来源进行了归类分析,并从中找出了受重力场影响的关键因素.然后,将重力场对各个误差来源的影响程度进行了详细分析,影响以天线位移变化的形式给出,并最终得出对整天线热变形的影响.最后,对天线在卸载和不卸载状态下的热变形进行了测试,测试结果显示,对文中所指的大型可展开天线,重力引起的热变形结果偏差均方根为0.046 mm,该误差与系统测试误差相当,因此,可以认为天线热变形测试结果对重力不敏感.     

天文光干涉技术

望远镜技术和光干涉技术的结合是提高望远镜分辨率的方法之一。介绍了天文光干涉的原理和实现恒星光干涉主要的几个关键技术,星光采集的定天镜系统、光程补偿的延迟线系统、光束平行性调整的星光方向矫正系统和计算机全自动控制系统,简要介绍光学综合孔径干涉成像技术、天文光干涉的研究状况和天文光干涉技术的发展方向。     

2．16米天文望远镜光学系统的调整

叙述了 2 .1 6米天文望远镜卡焦及折轴光学系统的调整原理与具体步骤。调整后用恒星在卡焦光学系统焦面拍摄了刀口阴影图 ,加入熔石英像场改正镜后 [1] ,还拍摄了全视场的恒星星团照片 ,全视场底片线尺寸为 30 cm× 30 cm。结果显示 ,在全视场内从中心到边、角所有的星像都很圆 ,对其线大小测定 ,暗星直径为 0 .1 8mm～ 0 .2 0 mm。     

双筒望远镜光轴平行度测量方法的讨论

简要地阐述平行光束通过双筒望远镜后 ,自出瞳射出的左、右两光束平行度与双筒望远镜左、右两光学系统光轴平行度之间的关系及其测量方法的差异     

1m望远镜主反射镜的支撑和装配

考虑大口径光学望远镜中主反射镜的支撑精度直接影响光电探测设备的整机性能,本文根据光学系统对口径为1 000 mm的主镜的支撑精度要求和光电设备中主镜的使用情况,采用轴向和径向组合支撑的结构形式来完成对主镜的支撑,并通过有限元法对支撑位置进行理论分析和计算.实验显示,在轴向18点浮动支撑、径向3点柔性支撑的情况下,主镜能够达到较高的面形精度.针对传统装调工艺不能获得理想的面形精度,探索了新的主镜装调方法.用干涉仪对带有支撑的主镜进行实时测量并进一步进行修磨,使主镜在装配完成后达到λ/18的面形精度.该方法满足了本项目的指标要求,也为更大口径主镜的装调提供了一种新的思路.     

兴隆1m光学望远镜消杂散光系统

为优化兴隆1m光学望远镜的杂散光效应,研制了附加在该望远镜F/8焦面后的"一倍放大率消杂散光镜头",对消杂散光镜头的效果进行了仿真计算和观测验证。在Tracepro软件中对"圆顶-1m望远镜"和"圆顶-1m望远镜-消杂散光镜头"组合系统的"点源辐照度透过率(PSNIT)"进行了计算分析并在大月夜进行了天文观测。计算结果表明,在视场外无限远点源方位与望远镜指向间夹角5°≤|θ|≤30°使用消杂散光镜头后,该望远镜PSNIT全部降低到10-10以下。2008年5月26日对偏月22°和25°天区观测结果表明,使用消杂散光镜头后,该望远镜所观测的星像信噪比约为原来的1.4倍。仿真计算和观测结果表明:该方法对Ritchey-Chrétien(R-C)望远镜的杂散光抑制是有效的,可以提高望远镜的测光精度和观测极限星等。     

大口径空间光学望远镜重力卸载点布局优化方法

伴随空间光学载荷口径增大,"天地力学环境不一致"导致光学系统在轨像质严重下降,需要地面装调测试过程卸载重力。但定量的卸载点布局分析、优化方法有待完善。首先研究了大口径光学载荷1 g重力下变形机理,分别基于位置闭环和受力闭环,建立优化卸载点布局的数学模型,并通过协同仿真获得卸载点布局优化结果。利用仿真卸载实验验证不同卸载参数下,光学载荷的实际卸载效果。基于位置闭环的卸载方法将高敏感光学组件的位恣平均变化量由370μm、36″改善至72.9μm、0.3″,而基于受力闭环卸载方法的最大相对偏差约为7.4%。基于位置闭环的卸载分析方法可获得更接近0g的卸载效果,但误差敏度极高,不易工程实现。基于受力闭环的卸载方法总卸载率约75%,对卸载残差的敏感度相对较低,可满足半物理仿真实验对力学环境的模拟需求。     

基于有限元的X射线聚焦望远镜结构分析

针对我国X射线时变与偏振卫星(XTP)项目中高能X射线聚焦望远镜的研制需求,初步设计了嵌套式、类Wolter-I型X射线望远镜并进行了结构优化。基于X射线望远镜的光学设计理论,给出了嵌套式聚焦望远镜的光学结构参数。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了嵌套式X射线聚焦望远镜的有限元模型。采用基础激励法模拟了X射线聚焦望远镜模型的随机振动,得到了望远镜结构的应力分布。通过切换层的方式,降低了望远镜结构的应力,达到了多层膜承受应力的要求。该研究为XTP项目中的X射线望远镜载荷设计提供了参考。     

大F数高分辨率空间望远镜光学系统

针对离轴三反射镜光学系统,分析了改变入射光的平均波长时,大F数望远镜系统在奈奎斯特频率处实验室静态传递函数的变化规律,进而论证了大F数望远镜的可行性。分析结果表明:对于大F数空间望远镜,其入射光平均波长愈短,它的传递函数值愈高,愈能满足对地面分辨率的要求,该结论可作为研制轻型空间望远镜的参考。     

衍/折射光学系统校正二级光谱的研究

将衍射和折射光学元件结合,对星载用宽光谱(420.0～900.0nm)、长焦距(450mm)望远物镜的二级光谱进行了校正,计算了衍射透镜的结构尺寸和望远镜系统的像差.计算机模拟结果表明:采用衍/折射混合校正后的望远物镜的二级光谱不大于0.08mm,轴上点的位置色差也很小,实现了复消色差,光学传递函数也基本接近衍射极限.所设计的整个系统可以满足实用要求.     

射电天文中大型望远镜阵列研究

射电干涉技术的提高以及大型射电望远镜阵列的出现为射电天文观测提供了很高的空间分辨率和灵敏度,极大地推动了天文学的发展.文中简要回顾了射电望远镜的发展历程,重点介绍了国内外著名的大型射电望远镜阵列及其在射电观测领域的重要作用,并分析了射电望远镜阵列的布阵方式以及单元望远镜中天线馈源的型式.