地基光电成像系统中单芯轴的设计与优化

在大俯仰角和极端温差条件下，保持地基光电成像系统主镜面形精度的稳定性是关键。文中提出了一种新型单芯轴支撑结构，旨在提高主镜在极端环境下的稳定性和热膨胀适应能力，从而保证面形精度。通过卡式第二定理深入分析单芯轴应力尺寸链参数对镜面误差的影响，并结合Isight平台和多岛遗传算法进行结构参数优化，实现了结构稳定性与面形精度的平衡。仿真结果表明，在不同环境条件下，主镜的均方根波前误差(RMS)均小于30 nm，峰值差(PV)小于120 nm，满足光学成像的高标准要求。此外，在ΔT=80℃、主镜光轴水平状态下，RMS和PV的优化率分别达到59.99%和23.2%，刚体位移的优化率高达21.96%，体现了设计的高效性。在20℃和40℃的控制室温条件下进行的激光干涉仪测试进一步证实了设计的有效性，以及与仿真结果的高度一致性。该研究为在大温差、大俯仰角条件下的地基光电成像系统中，中口径主镜的支撑结构设计提供了有力的参考，特别是在提高主镜面形精度方面具有重要意义。未来的研究将探讨该结构在更广泛温差和更大口径主镜下的应用，以及进一步优化其光学性能和结构稳定性。