机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

为满足机载摆扫式光谱仪在25Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性。然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58%。最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。     

多孔硅基微型 Bragg 光学传感器的理论和应用研究

对多孔硅基微型光学传感器的可制备性进行了理论分析,说明只要选择合适的腐蚀条件,采用交替改变电流密度的方法就可以得到折射率随深度交替变化的多层多孔硅结构,即 Bragg 反射镜,同时可实现了反射谱峰位可调。提出了Bragg 反射镜的理论模型,对其布拉格中心波长,半峰全宽以及光强反射率进行了理论计算,得出了高低折射率之比、层数与光强反射率之间的关系,并对实际情况进行了说明。最后,简单介绍了 Bragg 反射镜在气体/液体传感器及光学微腔中的应用,有一定的应用价值。     

Cook结构补偿镜的球面折反型望远系统

基于Cook结构补偿镜提出了一种球面折反型望远系统。该系统将传统折反结构中的非球面球面化并用基于Cook结构的补偿镜代替传统的前置大口径补偿镜。将该镜置于次镜之后,其直径减小了很多,支撑结构也变得简单易行,整个系统容易制造。系统光学性能如下:全视场为0.5°,相对孔径可以做到F/7,遮拦比为0.42,MTF衍射极限为0.45@50pl,设计、加工和装校后总的MTF可以做到0.40@50pl,非常接近衍射极限水平。     

大型X射线光学仪器:单层镜和多层镜的制造与表征

150~500 mm长度的各种X射线光学元件可用于光束导引,光束调整,以及单色化。本文介绍了两种不同的大型X射线反射镜。第一种为单层反射镜,这种反射镜以2°掠入射角在软X射线区(50~200 eV)起全反射镜作用,可用于自由电子激光器,如德国汉堡的FLASH。第二种是多层镜,由于它的布喇格反射特性,适于作为反射镜以0.4~1°的入射角用于硬X射线区(20~50 keV),如层析光束线的同步辐射存储环中。两种反射镜都用最新物理汽相淀积法制备,并用磁控溅射来实现X射线光学应用所需要的优良光学品质。这一淀积工艺使不同批次的镀膜稳定性良好,有利于实际反射镜在优质衬底上的最后淀积。单层镜和多层镜在它们的相关能量范围内都有很高的反射率,表面粗糙度也很低,且在整个光学波长区这些特性表现均匀。文中所叙相关研究都是借助X射线反射计量(XRR)法,透射电子显微镜(TEM)、光学轮廓仪(OP),以及原子力显微镜(AFM)完成的。     

极紫外及X射线波段超光滑反射镜的超精密加工与检测

极紫外、X射线为微观物质认识、宏观空间探测提供了高精度的观测手段,但这类观测的实现需要大量高精度光学反射元件的支撑。由于极紫外、X射线在光学表面更易发生散射,其光学反射镜基底的精度需求和制作技术也明显区别于长波元件。近年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了极紫外、X射线反射元件基底的超精密加工与检测平台,研发了超光滑非球面的离子束修形技术,提出了基于泽尼克多项式的随机离轴旋转绝对检测方法,形成了极紫外、X射线光学用反射镜基底的高精度全流程研制技术,并将该技术成功地应用于国内和国际短波光学大科学装置中。本文综述了本课题组在极紫外、X射线用反射镜制作领域中的研究进展。     

基于加速度计的航空遥感器扫描反射镜姿态控制研究

提出了一种航空遥感器扫描反射镜姿态控制的新方法,用小型、低造价的线性加速度计代替陀螺感测飞行器的三维角运动,反射镜姿态控制系统用实测的角加速度作为控制系统的反馈信号.根据用线性加速度计指示角加速度的公式,讨论了将加速度计直接配置在扫描反射镜镜体上的方案,并给出了执行扫描反射镜姿态控制策略的控制系统原理图,证明该方法在理论上是简易可行的,具有一定的实用性.     

最小膜层厚度对X射线非周期多层膜光学性能的影响

选用能制备小周期的钨/硅(W/S i)作为膜层材料对,着重研究最小膜层厚度对X射线非周期多层膜光学性能的影响。基于矩阵法计算多层膜反射率和单纯形数值优化方法,设计了入射光子能量为8.0keV,掠入射角的宽度分别为0.85°~1.10°,1.40°~1.70°的X射线超反射镜。结合实际实验制备技术,考虑了W/S i两种膜层材料的最小成膜厚度,确定了膜堆中最小膜层厚度为0.5nm~1.0nm。通过改变最小膜层厚度的值,优化设计了上述条件下的非周期多层膜并对其光学性能进行比较。结果表明:同一个工作波长下,随着多层膜工作角度(掠入射)的增加,膜堆中膜层的厚度减小,最小膜层厚度对其光学性能的影响增加,其光学性能变差。     

建立室内虚拟长度基线场的可行性探讨

提出了利用两平面反射镜多次反射来虚拟室外基线场,在室内完成检定光电测距仪及全站型电子速测仪测距部分的解决方案;在现有技术的层面上对该方案所面临的技术难题进行了探讨,对其可行性进行了论证;对该方案实施1000 m测长的不确定度进行了详细的分析和计算,得出了该方案完全可行的结论.     

静电微反射镜的发展与应用

本文从静电微反射镜结构、驱动方式、加工工艺等方面对目前静电微反射镜的原理和实现方法进行总结。分别讨论了它们的功能特点和应用方向。分析了不同应用领域的静电微反射镜的性能要求和结构方式,重点介绍了静电微反射镜在投影显示器和空间光通信等领域的应用。最后讨论了静电微反射镜在光学特性分析、驱动方式、工艺设计、动态特性和控制方法等方面的关键问题及发展方向。     

微型钻头端刃侧刃缺陷的全景式视觉检测技术

在微钻生产中采用机器视觉方法进行缺陷检测时,其难点在于一次拍摄就获得微钻侧刃的完整的、高分辨率的图像.当采用高倍率光学镜头时,又产生视野与检测范围的矛盾.为解决该矛盾,本文创造性地设计了一套内锥镜面反射成像装置,既可获得微钻端刃的清晰图像,又可获得整个微钻侧刃的清晰图像,使得微钻缺陷的全自动视觉检测成为可能.试验结果表...