摘要：宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控。基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜。选择Nb2O5和SiO2分别作为高、低折射率薄膜材料,通过误差分析,优化沉积工艺,采用电子束蒸发结合离子辅助沉积的方式,在德国莱宝Lab900-plus设备上制备出该薄膜元件。研制结果表明,反射镜在780 nm处、45°±7.5°入射范围内,其反射率大于99.3%,位相差控制在3°以内,满足量子通信系统的反射率及位相差控制要求,且通过相关环境模拟实验,满足可靠性要求,为该类偏振调控薄膜元件在下一代中高轨量子卫星中的工程应用打下了坚实的基础。

摘要：为满足空间光学系统高成像质量、高稳定性和高杂散光抑制效果的需求,文章从选材、选型及仿真设计等方面开展研究,提出了一种新型光机一体化反射镜无框结构优化方案。方案的光学镜面通过钛合金表面烧结玻璃技术实现16∶1的镜坯光学面本体径厚比,加工难度与成本显著低于碳化硅与铍反射镜。经静应力与模态分析:反射镜结构稳定,重力及安装应力对镜面面形的影响可忽略不计,样件实测面形误差峰谷值<0.65λ,均方根值<0.12λ(λ=632.8nm),通过了相关环境性试验验证;经系统建模及杂散光分析:敏感角度斜入射视场光通量透过率可降低至传统光机分离设计的5~20%左右。设计方案已经成功在轨应用,为星载光学成像高光学稳定性与高杂散光抑制需求的实现提供了一种可借鉴的技术手段。

摘要：为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在组件内部的传递路径实现了消热目的。刚性支撑次镜组件重2.6 kg、4℃均匀温升工况下面形变化均方根(RMS)仿真值为2.573 nm,装调重力工况下镜体倾角和位移分别为2.028″、0.566μm,与传统柔性支撑方案相比具有突出的优势。实测次镜的面形精度RMS为0.0181λ(λ=632.8 nm),在16℃及24℃时次镜面形变化量不超过0.0025λ;组件基频达到502.1 Hz,在快速高低温循环及大量级振动后次镜面形基本维持不变;装配容差测试中,次镜在0.02 mm不平度的作用下仅发生微弱变形。刚性支撑结构可以显著提升中小口径反射镜工作性能,在遥感器光机结构研制领域内具有广阔的应用前景。

摘要：碳化硅陶瓷具有优异的力学性能和良好的热学性能,是制备空间光学反射镜的理想材料之一。传统成型技术制备的SiC陶瓷反射镜普遍存在轻量化程度低、制备周期长等问题,难以满足空间光学系统的发展需求。当前,增材制造技术展现了其在低成本、短周期制备超轻型反射镜方面的巨大潜力。本文首先对常见的反射镜材料特性进行了对比;然后,综述了SiC陶瓷反射镜增材制造成型技术的研究进展,并详细论述了SiC陶瓷反射镜制备过程的组分设计、制备工艺、致密化方法等,总结了增材制造技术制备SiC陶瓷反射镜的技术路线;最后,对SiC陶瓷反射镜增材制造制备技术的未来发展提出展望。

摘要：如何进一步提升高性能米级空间反射镜轻量化率是大口径光机结构研制领域内的核心问题之一。本文为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ1200 mm的主反射镜,实现了面密度40 kg/m2的设计目标。碳化硅镜体采用凝胶注模成型及反应烧结工艺制备,将光轴水平状态作为检测状态以简化支撑结构,在半封闭式镜体内使用了主副筋交叉布置、立壁增加减重孔等轻量化手段,用分布式基准面取代传统基准设置,将基准面加工面积减少80%以上、提高了加工效率。通过参数化建模与集成优化,确定了镜体最优结构参数组合,最终镜体设计重量为46.9 kg。光轴水平时主镜自重变形RMS值仅2.87 nm,镜体自由基频为602 Hz,主镜具有良好的动、静力学特性。镜坯经机械加工后实测重量为51.3 kg、超重约9.4%,镜面厚度不均匀性小于1 mm,当前镜面已抛光至面形精度RMSλ/8 (λ=632.8 nm),未见印透效应。

摘要：利用平面反射镜进行光路折转以减小航空遥感器体积及质量是一种常用设计手段,而平面反射镜的引入对航空遥感器的装调工作提出了更高的要求。为此本文提出了一种用于航空遥感器平面反射镜系统的装调方法。利用坐标变换法建立经纬仪测量数学模型,推导出单个平面反射镜组件及平面反射镜系统角度偏差(俯仰偏差及方位偏差)与经纬仪测量值之间的对应关系。提出了利用经纬仪完成平面反射镜系统角度偏差测量及装调的方法。最终使镜头光轴与焦平面安装面法线的俯仰偏差和方位偏差均满足不大于2′的指标要求。应用该方法已完成10余套航空遥感器反射镜系统的装调,方法方便高效。同时,该方法可为各种光学仪器中平面反射镜角度标定及装调提供解决思路。

摘要：利用空间三轴激光陀螺三个谐振腔光路相互垂直和腔镜共用特性,设计了一种反射镜在腔内氦氖放电等离子体作用下的损耗变化实时测量方法,研究了反射镜的损耗变化过程。实验表明,放电时反射镜的损耗迅速增加并趋于稳定,断电后损耗迅速下降而后趋于平缓并在后续放置过程中缓慢下降至初始值。进一步地,对断电后的陀螺开展了低温和高温实验,研究了反射镜损耗的变化规律。为研究等离子体作用下损耗变化的机理,基于气体放电流体模型,对激光陀螺腔内氦氖等离子体的特性进行了仿真,得到了腔内反射镜表面电子和主要离子的能量及分布。仿真结果表明:等离子体中的电子具有较高的能量,将使反射镜产生更多缺陷,改变反射镜的光学特性。研究结果对于进一步研究反射镜在等离子体作用下的稳定性具有重要意义。

摘要：为了设计适用于空间望远镜的具有质量轻、刚度高、高面形精度特点的大尺寸反射镜,提出了基于水平集方法的反射镜拓扑优化设计方法。首先,在口径1 m反射镜镜体初始结构模型的基础上建立有限元模型,基于SIGFIT采用DRESP2建立面形RMS的目标响应函数,将镜面面形精度直接作为目标函数,在重量约束条件下,基于变密度算法与水平集拓扑方法分别进行优化设计,并基于OSSmooth功能对设计结果分离阈值进行研究。通过对优化模型分离阈值进行分析,得到最优化的输出结构模型。采用水平集方法的拓扑优化设计方法的中间密度单元格数目远小于变密度方法,输出结构边界连接性更好。优化模型面形RMS值小于λ/50(λ=632.8 nm),满足设计指标。

摘要：针对大口径空间光学反射镜对轻量化的需求,提出了基于筋板式基结构的大口径空间反射镜构型设计的拓扑优化方法。该方法利用基结构拓扑优化的思想,将反射镜初始设计域限定为筋板式的反射镜基结构,通过各筋板的有无描述结构构型的变化。首先,借鉴连续体结构拓扑优化的思想,以壳单元离散筋板结构,以加筋板各单元的相对密度为设计变量(通过相对密度取1或0,描述该单元所在区域的筋板是否存在),以光轴竖直工况下镜面面形误差为设计约束,镜体的质量最小为优化目标,建立了镜体结构构型设计的拓扑优化模型;然后,以拓扑优化所得构型为基础,提取并形成结构概念构型;最后,采用有限元法进行动静刚度分析与光学性能分析,并对结构进行修正,形成性能更好、满足要求的反射镜轻量化结构创新构型。文中的设计实例得到的反射镜镜面面形误差PV值小于λ/10,RMS值小于λ/40,第一阶自振频率大于1 000Hz,轻量化率达到86.0%。得到的结果验证了本文方法的有效性。

摘要：按照GB/T 31887.1-2019规定的要求,使用配光软件研究一种通过前期配光制作反射镜结构的电动自行车照明装置的方法,通过前期配光设计并制作出一套完整的试模灯具,测试该试模灯具的近光及远光功能的配光性能,对比分析配光性能测试数据,总结出不合格配光点、配光区域的问题点和引起不合格的原因,得出影响配光性能的因素,再对试模进行反复修改、制作及测试,最终研制出了一套完整的反射镜结构的照明装置。对该照明装置进行配光性能测试,发现该照明装置完全符合国标GB 31887.1-2019中规定的近光和远光功能的配光性能要求,可以应用于相同型号照明装置的批量生产。本次配光设计过程中前期所得出的最终配光设计数据,可以作为广泛型号照明装置的前期配光设计的数据支撑,直接应用这些配光设计数据可以缩短同类产品的研发周期,极大地降低反射镜结构的照明装置的研发成本。本次研制的反射镜结构的照明装置应用于电动自行车批量生产,可以加快电动自行车产品的更新迭代,促进电动自行车行业的产业升级。