摘要：The fundamental measurement of space gravitational wave detection is to monitor the relative motion between pairs of freely falling test masses using heterodyne laser interferometry to a precision of 10 pm. The masses under test are millions of kilometers apart. The inter-spacecraft laser interferometry telescope deliver laser efficiently from one spacecraft to another. It is an important component of the gravitational wave detection observatory. It needs to meet the requirements of large compression ratio, high image quality and extraordinary stray light suppression ability. Based on the primary aberration theory, the method of the large compression ratio off-axis four-mirror optical system design is explored. After optimization, the system has an entrance pupil of 200 mm, compression ratio of 40 times, scientific field of view (FOV) of ±8 μrad. To facilitate suppressing the stray light and delivering the laser beam to the back-end scientific interferometers, the intermediate images and the real exit pupils are spatially available. Over the full FOV, the maximum root mean square (RMS) wavefront error is less than 0.007λ, PV value is less than 0.03λ (λ = 1064 nm). The image quality is approached to the diffraction-limit. The TTL noise caused by the wavefront error of the telescope is analyzed. The TTL noise in the image space of 300 μrad range is less than 1 × 10-10 m whose slope is lower than 0.6 μm/rad, which is under the noise budget of the laser interferometer space antenna (LISA), satisfying the requirements of space gravitational wave detection.

摘要：为研究高强水泥基灌浆料(简称灌浆料)在压力型岩石锚杆内锚结构中的受力特性,采用侧限抗压强度试验和推出试验,探讨了围岩约束作用下灌浆料和围岩强度对灌浆体侧限抗压强度与界面黏结性能的影响规律,提出了界面黏结-滑移模型和极限黏结强度计算式。研究结果表明:围岩约束作用提高了灌浆体的抗压强度,强度增大系数在2.5~4.6之间,该系数随围岩强度增大而增大,随灌浆料强度增大而减小;当围岩强度和灌浆料强度分别增大到60 MPa和80 MPa时,强度增大系数的变化幅度较小;增大围岩和灌浆料强度均能提高界面黏结强度,而围岩强度对黏结强度和界面破坏特征影响更大;黏结界面的黏结-滑移曲线具有上升、快速下降和慢速下降变化特征;提出的界面黏结-滑移模型曲线与实测黏结-滑移曲线吻合良好;提出的极限黏结强度计算式能够反映围岩强度对极限黏结强度的影响规律。

摘要：为满足激光通信系统的共形设计和实现轻小型化的空间激光通信组网,设计一种应用于机载平台下的基于偏振光栅与快反镜(FSM)的新型单探测器复合轴系统。针对旋转偏振光栅实际应用与理论之间的差异,将偏振光栅光束偏转问题与目标脱靶量之间进行关联,定义了目标位置与双偏振光栅角度关系,进行了偏振光栅光束偏转坐标构建及解耦。随后对复合系统偏振光栅单元与FSM单元进行设计,通过目标闭环试验检测了系统跟踪性能,结果表明,在5°@0.2 Hz载体扰动情况下,双偏振光栅方位轴、俯仰轴脱靶量闭环残差分别为126.1002μrad(RMS)与149.5309μrad(RMS),FSM方位轴、俯仰轴脱靶量闭环残差分别为3.4921μrad(RMS)与4.0131μrad(RMS),动态目标闭环控制双轴精跟踪残差为5.3197μrad(RMS),相比于Risley棱镜,光束偏转范围提升4倍,精度提升45.8%。整个跟踪过程中,两偏振光栅旋转角度值连续且平稳变化,满足轻量型机载平台对光电跟瞄设备的使用需求。

摘要：目前国际上点对点激光通信技术已较为成熟,但多平台间组网通信问题仍未能解决。提出了一种新型组网通信光学天线设计方法,可实现多点间同步双工激光通信。分析了光学天线原理,并通过仿真建模验证了设计理论,给出了光学天线的结构设计和工作模式,最后采用数学最优控制算法推导出多组光学天线多平台动态、双工通信的工作范围,当旋转抛物面开口为300 mm时,能使方位角为360°,俯仰范围为90°以上。并针对GEO(高轨道卫星)—GEO—OGS(光学地面站)间的组网通信要求进行了光学天线的初始化设计,对推动激光通信技术实现大范围宽领域应用具有重要意义。

摘要：为了降低激光通信载荷在轨工作中空间环境对于光学系统的影响,提高通信质量以及跟踪精度,使用综合性能较好的高体分Si C/Al作为主镜材料,并通过有限元分析确定了主镜结构的几个重要优化参数。提出了一种一体式主镜柔性支撑,该结构避免了使用不同材料支撑组件线膨胀系数不匹配而产生的应力集中,提高了主镜面形的温度稳定性,并在此基础上降低了主镜及其支撑的总体质量,实现了光学系统的轻量化。仿真分析表明,该结构在重力释放条件下,主镜面形误差PV值为λ/52,RMS值为λ/275。工作环境发生±4℃温度变化的情况下,主镜面形误差PV值为λ/11,RMS值为λ/71。主镜及其一体化支撑基频为208 Hz,主镜单独轻量化率为55.3%,进行一体化设计后主镜及支撑相比传统设计轻量化率为19.87%,能够满足总体指标要求。

摘要：针对某空间摆扫相机系统,为了保证空间红外相机获得轻质、可靠的摆扫头部,且各反射镜均具有良好的面形精度及较高的一阶固有频率,对其摆扫部分的结构进行了针对性研究。选择了铍铝合金材料作为Φ750 mm口径主反射镜材料,以钛合金材料的柔性支撑结构支撑,安装在铍铝合金材料的主镜室内。包含次镜组件、次镜支撑和遮光筒,整个摆动部分总质量为17.5 kg。采用有限元方法对反射镜组件在力热耦合状态下进行了仿真分析,结果表明反射镜全口径最大面形误差RMS值为27.04 nm,满足全口径范围内面形误差不低于λ/20(λ=632.8 nm)的要求。摆动部分一阶谐振频率为122 Hz,为控制系统预留了较大的带宽。实体模型的力学试验结果与有限元分析结果接近,表明满足总体对摆扫部分的设计要求。

摘要：针对硫系玻璃材料热稳定性高、光谱透射率好、适合模压成型等特点,提出一种采用硫系玻璃的长波红外光学系统设计方法。理论分析了被动式光学补偿和机械补偿的设计过程。根据被动光学补偿原理求解系统初始光焦度分配,借助被动机械补偿方法设计了一种大相对孔径红外消热差光机系统。系统焦距为90 mm,F数为0.9,适配长波（8-14μm）非制冷红外焦平面探测器,其像素为640 pixel×512 pixel,像素大小为17μm。在-40℃-50℃温度范围内工作时,系统各视场调制传递函数（MTF）均接近衍射极限。设计结果表明,利用硫系玻璃相互匹配并结合机械补偿方法可以实现系统被动无热化,能够得到性价比较高的红外成像光学系统。

摘要：针对某大型空间红外相机装调过程中某反射镜调整垫需具有微小角度的需求,提出一套采用光学加工技术进行加工和检测的方法。增加6块反射镜参与加工和检测,分别检测被加工零件的4个特征点高度、零件受加工面的初始角度和零件背面。使用干涉仪对6块反射镜进行检验,获得的干涉条纹可计算出零件受加工面与初始面的夹角,推算出零件高点与低点的高度差,指导进一步加工的加工量和加工角度。通过零件受加工面与反映零件背面反射镜面之间干涉条纹的差别,计算二者所成角度的数值。在80 mm宽的调整垫上,加工所得顶面与底面最终形成0.21″的夹角,调整垫上边缘和下边缘高度差为0.100λ(λ为可见光波长,λ=632.8 nm),即63.28 nm,处于误差范围内。将调整垫装入系统,经过力学试验和热光学试验,仍满足设计要求。结果表明:对于尺寸不大的机械零件,采用光学加工方法获得所需微小角度的平面是可行的;使用干涉仪对辅助反射镜表面进行干涉检测,并推算零件表面的加工量是能够指导加工进行的;通过辅助反射镜的干涉图计算被加工零件的表面高度差能够满足光学系统装调的需要。

摘要：为了快速得到双焦光学系统初始结构,依据近轴光学理论设计一款双焦、双视场光学系统。通过高斯光学理论及物像交换原则求解光学系统近轴光学元件的初始位置,分组将标准透镜插入到求解位置上,通过逐步增大近轴元件的焦距优化镜组及镜片间隔,使插入的透镜组焦距趋向该近轴元件焦距的理论计算值。以此类推完成每个镜组的优化设计。通过该方法设计了焦距为40/120 mm、视场为8.6°/2.9°的光学系统,所有镜片均为球面。在奈奎斯特频率100 lp/mm处,120 mm焦距时调制传递函数为0.58,接近衍射极限;40 mm焦距时调制传递函数为0.52。设计结果表明该方法适用于双视场光学系统,可快速得到光学系统初始结构,简化了设计难度。

摘要：为了优化GEO与LEO间激光通信系统的性能,建立了卫星通信轨道特性仿真模型。通过对一年内卫星数据的分析可知,卫星通信终端间的多普勒频移变化范围约为±5×109 Hz,可以使用多普勒频移补偿方法减少GEO与LEO之间的多普勒频移影响。对于相干通信,终端必须进行频移补偿;提前量角的范围大于激光束散角,因此终端需要进行提前量补偿,激光通信系统可根据提前量角对视轴进行提前修正,以减少相对速度对激光通信的影响;太阳干扰和地球遮挡的时间较长,应该进行卫星组网以改善可通率,在通信过程中应根据通信终端时间,优化两个通信终端的工作流程;GEO和LEO终端的视轴变化情况不同,因此应该为卫星设计不同结构。