摘要：为降低光学遥感器反射镜在复杂且恶劣的空间环境下的面形误差,设计了一种柔性支撑结构,使反射镜在具有良好的热尺寸稳定性的同时结构刚度满足力学要求。针对某长圆形光学反射镜组件,通过设置柔性铰链的厚度、最薄处厚度和柔性铰链圆弧半径3个特征参数,对柔性铰链进行合理的结构设计。采用有限元法对反射镜组件在力热耦合状态下的面形精度和结构强度及结构的动态刚度进行仿真分析,结果表明,反射镜面形PV值由350.08nm降至59.03nm,RMS值由102.67nm降至9.11nm,柔性结构保证了反射镜的热尺寸稳定性,同时满足力学要求。最后,对反射镜组件的力热模拟件进行力学试验,得到的结果显示其3个方向的基频分别达到264Hz,290Hz和320Hz。这些结果表明,该柔性支撑结构设计方案是合理可行的。

摘要：为了满足人类对地观测和宇宙探索的更高性能要求,空间望远镜反射镜口径已经从米级向十米量级迈进,呈现不断增大的趋势。大口径反射镜支撑与反射镜面形精度和稳定性直接相关,是决定空间望远镜实际观测能力乃至任务成败的关键技术之一。首先对大口径反射镜的三种主要支撑形式进行了介绍并做出适用性比较。在此基础上,从影响反射镜支撑设计的各个因素出发,讨论了反射镜支撑的设计原则。然后结合设计原则的讨论和国内外研究进展对支撑点数量和位置优化、无热化设计、无应力装配设计等大口径反射镜支撑关键技术及发展方向进行了探讨,期望对我国大型空间望远镜的研制提供借鉴,在新一轮空间探索热潮中实现跨越发展。

摘要：为满足大口径反射镜在复杂空间环境下对高面形精度和热稳定性的要求,针对某Φ660 mm口径反射镜进行了轻量化研究。提出了一种采用经典理论公式创建反射镜初始结构,结合灵敏度分析和参数优化进行综合设计的方法。首先构建了反射镜参数化模型,采用灵敏度分析研究镜体结构参数对面形变化的影响规律,找到对镜面面形RMS值灵敏度高的结构参数进行优化迭代。相比于传统反射镜结构设计方法,此方法缩小了优化设计空间,节约了计算成本与时间,能够在设计空间内全局寻优,较快收敛于最优值。优化后反射镜在自重载荷工况下镜面面形PV值小于λ/10,RMS值小于λ/40(λ=632.8 nm),镜体质量为13.6 kg,轻量化率达78.4%。镜体组件一阶频率为121 Hz,满足反射镜动态刚度要求,根据优化后的结果建立了反射镜的最佳结构模型,并进行了投产制造。

摘要：设计并研究了一种工作于2μm波段的Ga Sb基亚波长高对比度光栅反射镜,其具有低折射率光栅层结构。通过严格耦合波理论优化结构,以最大限度地满足VCSEL腔面反射镜对反射率带宽的要求。反射镜对2μm波段的TM模式具有优良的反射效率,带宽与设计波长之比达15%(反射率R>99%),在反射率R>99.9%的部分Δλ/λ_0>9.5%,带宽中心波长为2.003μm,与此同时TE模的反射率不超过70.20%。该反射镜结构中几个参数的制作容差较大,且厚度低于1.1μm,有利于在垂直腔面发射半导体激光器上的单片集成。

摘要：从满足空间光学遥感器反射镜在复杂工况下综合面形误差要求的角度出发,介绍了长条型反射镜柔性支撑结构材料的选择,讨论了反射镜轻量化及柔性支撑结构的设计方法,采用有限元法进行了工程分析及多次迭代优化,设计出了一种在不同重力方向下引入面形误差变化量RMS值小于λ/40(λ=632.8nm)的反射镜柔性支撑结构。检测实验证明,各项指标均满足设计要求。

摘要：空间相机反射镜尺寸和质量对系统的光学性能、机械性能和热稳定性等具有重要影响,因此对其进行轻量化设计具有重要意义。文中从材料的选择、背部基体形状、轻量化孔形式、支撑方式对某空间大口径反射镜进行了详细的结构设计,采用理论论述与有限元分析相结合的方法,提出了一种背部开放式、三角形孔的轻量化结构形式,通过合理设计反射镜支撑点数目和位置,使反射镜组件在重力工况下,镜面面形精度达到成像质量要求,即PV值不大于63.2 nm。

摘要：运用等效层理论,设计了一种目标波长分别为780,810,850 nm,在45°入射角下使用的反射镜,该反射镜在保证膜层高反射率的同时实现了对偏振和相位的调控。为了在较宽波段上满足平均反射率高的要求,选用金属银和Ta2O5、SiO2作为光学薄膜的材料。采用电子束蒸发和热蒸发方式并配合石英晶体振荡监控膜厚等工艺,在JGS-1石英基底上获得了500~1600 nm波段范围内平均反射率大于95%,目标波长下消光比分别优于3000∶1、5000∶1和7000∶1的反射镜膜系。所设计的反射镜可以满足空间环境下量子通信应用的可靠性要求。

摘要：研制某卡塞格林光学系统的关键技术之一是通光口径超过1000mm的轻质抛物面主反射镜。该反射镜相对口径为1/2,减重率为65%,是目前国内最大口径的轻质非球面反射镜。成功地解决了大口径轻质镜坯的制造和大口径轻质非球面镜的加工与检测方面的难题。通过对高比刚度轻质镜的设计和进行CAD工程分析以及选用合理的光学材料,采用计算机控制的数控钻铣技术制造出了反射镜镜坯。在经典光学加工技术的基础上,摸索到了针对大口径轻质镜的支撑、加工与检测方面的技术。检测结果表明,该反射镜的研制达到了各项设计指标,其面形精度的均方根值RMS=0 029λ(λ=633nm)。

摘要：针对短波段成像系统中的散射问题,提出了一种基于反射镜表面粗糙度来计算极紫外太阳望远镜工作波段分辨率的方法。首先分析了两镜系统中散射光线的传播,讨论了反射镜表面粗糙度相对波长的比值与像面光强分布的关系。分频段测量了反射镜的表面粗糙度,利用k-相关模型拟合出全频段的一维功率谱密度(PSD)。数值计算结果表明:在1/D到1/λ(λ为入射光波长)的空间频率范围内,主次镜的有效均方根表面粗糙度分别为0.59nm和0.77nm。利用Ze-max光学设计软件,建立了包含反射镜表面粗糙度测量数据的极紫外(EUV)望远镜非序列模型,该计算模型能够反映出反射镜表面散射对像面分辨率的影响,结果显示,在30.4nm波段,包含80%的能量半径从3.9μm增大到4.3μm,望远镜在工作波段相应的分辨率为0.25″,满足设计要求。

摘要：随着空间光学的发展,遥感器的口径越来越大,分辨率越来越高,这就导致遥感器的主反射镜口径和质量越来越大。主反射镜的设计是否合理,将直接影响遥感器的质量和成像质量。因此采用拓扑优化方法与有限元计算方法相结合,以NASTRAN为有限元解算器,以PATRAN为前处理器,在空间光学遥感器主反射镜外形、载荷、环境工况确定的情况下,对其结构进行拓扑优化,得到最优结构形式。通过对优化前后结构进行有限元分析,结果表明:优化后的反射镜镜面面形比传统的镜面面形减小或相当,质量减轻32%,动力学性能改善。优化后的主反射镜结构能够满足加工、工艺和装配的技术要求。这种优化与有限元分析技术的结合将为以后的光学反射镜的设计提供有效的帮助。