摘要：本文根据某型号碳化硅主反射镜的设计要求,对比了扇形、三角形、六边形轻量化孔对镜体静态、动态性能的影响,选择了综合性能较好的三角形轻量化结构方案,利用有限元方法进行参数建模,将对镜体力学性能和质量影响较大的镜体厚度、面板厚度、筋厚度等结构参数作为设计变量,运用零阶优化方法对镜体结构进行优化设计,得到了轻量化程度高、镜面变形误差完全满足设计要求的碳化硅反射镜体。

摘要：为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜,对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行了研究。介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后,采用氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)以及二氧化硅(SiO2)等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光实验。最后,在上述实验的基础上,采用计算机控制光学表面成型(CCOS)技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工。实验结果表明:CeO2抛光液的抛光效率较高;使用SiO2抛光液抛光后的样片表面质量最好;表面改性离轴非球面碳化硅反射镜加工后的最终检测结果为:实际使用口径内的面形精度(RMS值)为0.016λ(λ=0.6328μm),表面粗糙度为0.85nm(Rq值)。反射镜的加工结果满足设计技术指标的要求。

摘要：为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验,研究了无像差点法以及补偿检验法方案。经过比较优选,确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器,设计精度为PV:0.0082λ,RMS:0.0029λ(λ=632.8nm)。采用会聚光束,使用大口径数字干涉仪进行凸非球面正面检测,最终检测结果为0.022λ(RMS)。所述补偿器的设计方法和要求具有普遍性,设计结果也可用于同类型大口径凸非球面检验用补偿器的设计。采用该方法提高了凸非球面检测精度,并且在凸非球面镜的材料选择、结构设计、支撑方式等方面提供了更多的优化空间,为新型光学材料在凸非球面反射镜的应用奠定了基础。

摘要：大口径光学反射镜的材料选择与研制一直是空间光学系统的主要核心技术,采用凝胶注模成型(Gel-Casting)技术一次性完成1.45m碳化硅反射镜镜坯成型,再经1 700℃反应烧结得到一块完整的碳化硅镜坯。介绍了大口径轻质碳化硅反射镜镜坯的基本结构,系统阐述了SiC反射镜镜坯的制备工艺。结合金相显微镜、XRD物相分析及力学性能测试对SiC镜坯的组织结构进行分析,测试数据表明:1.45m碳化硅反射镜镜坯的密度≥3.0g/cm3,抗弯强度≥330 MPa,弹性模量≥340GPa,轻量化率>74%。碳化硅反射镜镜坯的力学性能均能满足空间光学系统设计的要求。

摘要：为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型(CCOS)技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明:各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度(RMS值)为0.016λ(λ=0.632 8μm),表面粗糙度(RMS值)为0.85 nm。

摘要：针对某空间天文相机对轻量化、光学效率、杂光抑制与探测能力的需求,设计Φ450 mm口径碳化硅主反射镜,镜体轻量化率超过70%;选取线膨胀系数匹配的殷钢材料,设计基于两脚架柔性结构的侧面支撑以消除装配应力和热应力,通过渗硅改性获取高反射率光学镜面。光学加工完成后反射镜质量7 kg,反射率优于98%。在严格的工艺条件控制下,对反射镜组件进行精密装配。光学检测结果表明,反射镜装配完成后面形误差优于0.02λRMS,与分析结果吻合。证明了空间天文相机主反射镜组件结构设计方案与装调工艺的合理性,满足空间天文相机光学设计要求。

摘要：针对Φ510mmSiC超轻量化反射镜的研制,提出了一剖面为船型、内部为正三角形、面板加密呈正六边形的轻量化结构。当设计重量为1.85kg时,通过调整各个结构参数与另外两种相同重量的轻量化结构进行了比较。结果表明,在同样背部6点支撑作用下,该超轻量化结构在光轴指向天顶时由自重引起的面形(RMS)具有较大优势。利用Patran\Nastran有限元软件模拟计算了该超轻量化反射镜在光轴水平状态下的自重镜面变形,并对其进行了热力学及动力学特性分析。分析结果显示,该超轻量化反射镜各项指标均能满足使用要求。最终,根据设计结果试制加工了一块镜坯,初步加工后的重量约为2.2kg,面密度约为10.8kg/m2,已达到目前SiC超轻量化反射镜的先进水平。

摘要：为了预估碳化硅反射镜在空间零重力环境下的面形精度,本文开展了在地面环境下利用方位反向技术提取碳化硅反射镜零重力面形的研究。首先,介绍了方位反向技术提取零重力面形的理论依据;其次,利用有限元分析软件,分析了方位反向对反射镜面形的影响;然后,按照试验流程,先后检测了反射镜在0°和180°状态的面形精度,计算两次检测数据的平均值,得到了反射镜零重力面形。结果表明:反射镜地面零重力面形误差RMS值为12.3 nm,能够满足设计指标要求。最后,对数据可信度进行了分析,确认了试验数据真实可信。该结果预示了反射镜在空间零重力环境下的面形精度,对反射镜光学加工与装调有重要的指导意义。