摘要：建立了基于边界限制的宽波段高效率多通道光谱仪快速设计的分析模型,讨论了多通道光谱仪的性能要求、初始结构参数、项目成本、风险之间的相互关系。该模型能够根据给定的系统指标快速计算出多通道光谱仪各子系统的结构参数,能在项目初期对方案的可行性和项目预算给出合理的评估。以4 m级望远镜为平台,设计了基于体位全息光栅的多通道光谱仪,光谱范围为350～1000 nm,每个通道在闪耀波长处的分辨率为5000,光谱仪本体峰值效率大于53%,全工作波段单色像质能量集中度在80%处优于15μm,满足系统的性能要求。

摘要：以热光学分析为基础,对复杂环境下改正镜作为光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对改正镜的强度及其所处的热环境进行了分析,将温度场映射到结构模型中,利用有限元计算改正镜在热-力耦合情况下的改正镜的变形量和面形数据,对正镜面形数据进行拟合和处理,最后将处理后的改正镜面形数据导入光学设计方案中,分析改正镜厚度对光谱仪性能影响。结果表明改正镜厚度应该不小于10mm;当改正镜厚度为15mm时,改正镜受热力学影响可以忽略。因此改正镜作为光学窗口既能满足强度和可靠性要求,又能满足光谱仪性能指标,为窗口的设计提供了依据。

摘要：在极大望远镜宽视场光谱仪准直镜结构轻量化研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过多目标遗传算法结合多学科协同对准直镜轻量化结构进行优化设计,即以镜面形状要素为优化参数、镜面面型和质量为目标,并借助遗传算法为优化算法获取Pareto最优解。对比研究了不同轻量化孔轻量化后综合性能和轻量化后准直镜的热稳定性,三角型轻量化后准直镜轻量化率为70%,PV值为82.696nm;矩形轻量化孔准直镜轻量化率为75.3%,PV值约为107.03nm;准直镜环境温度变化为10K时,准直镜形变约增加一倍。研究结果表明:三角形轻量化孔综合评价优于矩形孔;准直镜结构轻量化多目标优化设计全面考虑了准直镜结构轻量化、轻量化孔形状要素和光学面型形变等多学科之间耦合问题,设计者可按需选择全局范围内最满意的最优解,这将大幅度降低开发成本和周期。

摘要：宽视场多目标光谱仪具有宽波段、多分辨率模式和高通光效率的特点,是极大望远镜终端仪器使用率最高的通用型仪器. 30 m级望远镜的宽视场多目标光谱仪因体量和成本急剧增加而面临重要挑战,同时天文学的不断发展对天文新技术的发展提出了更高的要求,尤其是多个巡天项目对于多目标光谱后随观测的迫切需求.综述了几类宽视场多目标光谱仪的发展现状,介绍了国际3架30 m望远镜宽视场多目标光谱仪概念设计的最新进展和仪器特点,着重介绍了中国参与研制的30 m望远镜(TMT)中的宽视场多目标光谱仪的相关进展.

摘要：利用光学设计软件ZEMAX和Python软件联合实现空间引力波望远镜光程差(optical path difference,OPD)精密求解;通过动态数据交换(dynamic data exchange,DDE)实现ZEMAX软件和Python软件数据交换:首先,Python软件对有限元分析后望远镜镜面数据进行处理,并将分析结果通过DDE传输给ZEMAX进行光线追迹;其次,ZEMAX软件对追迹后的光线坐标再通过DDE传回Python软件;最后,Python软件通过全局坐标系,计算刚体平移带来的光程差和波前的变化。模拟1mK温度变化下引力波望远镜的受力变形,通过ZEMAX软件和Python软件求解空间引力波望远镜光程差和波前变化,结果表明光程差精度为1e-13米量级,完全可以满足望远镜皮米级稳定性精度要求。本研究可为后续引力波望远镜光机结构方案设计中光程差分析提供技术参考。

摘要：针对极大望远镜宽视场光谱仪准直镜位姿调整机构的位姿机构调节误差问题,采用多体运动学理论分析机构运动学关系,利用矩阵微分法建立该调节机构误差模型,分析加工和装配误差对准直镜调节位姿误差的影响,并通过统计学软件SPASS对调节机构误差进行仿真研究。分析计算结果表明,根据现有设计和导轨滑台的选型及装配工艺,机构的装配和定位精度可以满足准直镜调节精度的需求。利用运动学原理对光学系统姿态调节系统误差分析方法可对镜面调节机构误差进行预判,提前获取调节机构调节精度,对光学仪器后期动态调节等工作具有指导意义。