特长曲率半径球面反光镜的磨制与检测

阐述了两块特长曲率半径球面反光镜的磨制与检验,并对此类镜面曲率半径的控制、面形的修磨及精度的提高进行了探讨。     

φ1289mm大相对口径薄镜面的加工

本文重点地提出解决加工φ1289mm 薄镜面检验中出现的支承变形问题。并根据实践经验,提出了大非球面镜不对称区域——“地区差”手修的要点及注意事项。     

应用离子束进行光学镜面确定性修形的实现

为了克服传统光学镜面抛光方法的缺点,提出了应用离子束进行光学镜面修形的方法.介绍了离子束修形技术的原理和方法,并对离子束修形中涉及的关键技术进行了讨论.在自研的离子束修形设备上对一块直径φ98 mm的微晶玻璃平面样件进行了离子束修形试验,经过两次的迭代修形使其面形精度均方根误差由初始的0.136λ提高到0.010λ(λ=632.8nm),平均每次迭代的面形收敛率达到3.7.实验结果表明,应用离子束进行光学镜面修形无边缘效应、面形收敛快、加工精度高;由于离子束修形技术去除材料过程自身的特点,使数控离子束修形技术对非球面的加工和对平面的加工难度相当.     

优选镜面清洗剂的检测方法

为保持大型望远镜的分辨率和集光能力,望远镜的主镜必须每二年左右清洗镀铝一次,由于大型镜面昂贵的成本,为延长使用寿命,优选对镜面腐蚀量极小且不变形的镜面清洗剂极为重要。本文阐述了先进的表面腐蚀量检测方法,对镜面进行定性和定量的腐蚀量检验,镜面面形和反射率的检验。     

防止镜面变形的新方法——沥青球冷点胶粘结法

在光学镜面修磨过程中,镜面粘结是工艺链中颇为重要的一环。如粘结失误,轻的返工,重则报废(如控厚零件),从而造成不应有的经济损失。本文着重介绍一种防止镜面下盘后变形的新方法——沥青球冷点胶粘结法。此粘结法除具有工艺合理、操作简便、成功率高诸优点外,还能较好解决九点浮动支撑难以解     

阴影检验

在光学零件制造中,用刀口仪阴影法检验光学零件的加工表面,就象样板的作用一样。现在来谈谈阴影检验和它的应用。阴影检验出现在十九世纪中期,当时加工天文仪器的镜面困难很大,不但耗费巨大的劳动,而且要靠熟练的技术才能完成,刀口阴影法就是在这种情况下产生的。用阴影法控制镜面形状直观、简单、灵敏度高,大大缩短了镜面加工时间,解决了当时天文光学工艺上的困难,促进了以     

大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺的研究

通过将多块不同尺寸的碳化硅平面试片以及一块口径为520mm碳化硅凹非球面反射镜作为镜面改性工艺技术的实验平台,对大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺技术进行探索、分析和研究。重点研究了前期PVD改性前镜面特性与PVD改性层的最佳匹配关系,主要是PVD改性层与镜面粗糙度和残留面形误差的要求和最佳结合点。采用的抛光方式为磨盘相对镜体做行星运动,采用相同的离子束辅助沉积法进行凹椭球面碳化硅反射镜的镜面改性。实验结果表明:通过选用合适的方案对改性后的PVD改性层镜面的面形误差进行修抛,可同时提高其镜面光洁度和粗糙度,最终测试结果为0.756　nm（Sq）,与改性前比较,粗糙度得到一定程度的提高。     

大口径镜面象散的类型、成因及修磨

<正> 光学镜面在抛光、修磨过程中,由于种种因素常会出现诸如麻点、划痕、压伤、破边、象散、沥青印、彗星尾、黑子斑等疵病。但对光学系统象质影响最大、出现较频繁的疵病主要是象散,故象散也最为光学冷加工技术人员和操作技工重视,而对价值昂贵的大口径镜面上的象散更是关注无疑了。     

大型光学红外望远镜拼接非球面子镜反衍补偿检测光路设计

为了实现大口径、长焦距、批量化离轴镜面的高精度面形检验,本文提出了一种零位反衍补偿检测方案,采用计算全息和球面反射镜共同对离轴镜面法向像差进行补偿,检测光路波像差残差接近于零。检测方案为非轴对称离轴结构,设计了相应的全息对准光路,以保证检测光路装调切实可行。不同离轴量子镜检测光路参数完全一致,仅需更换相应位置计算全息片、调整待测镜空间姿态,即可实现不同类型镜面的快速批量化检验。误差分析结果表明,由补偿元件制造误差、光路失调、干涉仪面形测量重复性以及干涉仪标准球面波偏差引起的待测镜面形误差小于λ/40 (RMS值,λ=632.8 nm)。     

大非球面镜的郎奇检验灵敏度理论研究及仿真分析

为了研究等间距直线条光栅的周期及其他相关参数的变化对大非球面镜朗奇检验法的影响，提出了一种评估郎奇检验灵敏度大小的新方法。其检验灵敏度定义为一个光栅周期所能检测到的镜面偏差大小能力。在朗奇检验的几何原理基础上，利用光线追迹法讨论了镜面偏差与朗奇光栅周期之间的关系，并以此推导出检验灵敏度公式，计算了抛物面镜的朗奇检测灵敏度。分析结果表明，如果给定镜子的规格参数及检验光路，朗奇检验灵敏度分别随着光栅周期间隔和半通光口径的变大而减小。     

椭球面反射镜的光轴引出方法

椭球面镜作为反射式镜头主镜的常用类型,准确、便利地引出其光轴,在镜头装调过程中是必不可少的。传统的光轴引出方法主要依靠三坐标仪进行测量,由于其角度拟合精度低、接触式测量和尺寸限制等缺陷,已经无法满足现下的大口径光学镜头装调需求,为此,提出一种新型椭球面主镜光轴引出方法,该方法通过设计一个平面球差补偿器,搭建出椭球面镜的无相差面型检测光路,将椭球面镜的光轴转换为补偿器的法线,再使用经纬仪测量法线与结构基准间的角度关系,间接地引出主镜光轴,光轴引出精度可达1.4″。相较于传统的光轴引出方法,该方法具有更高的角度测量精度、非接触、无尺寸限制等优点,适用范围更广。     

光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算

基于平面对称光栅反射镜系统的像差理论,根据光学元件材料折射率对成像光束波像差进行修正,将像差理论扩展到平面对称折射光学系统,使得该理论可应用于光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算;指出在折反射组合光学系统中考虑物像方空间折射率的关系,以及入射角方向的定义,使得波像差的计算表达式保持统一;应用扩展后的像差理论对折反射...     

Optimal x-ray beam formation using a focusing mirror at the Langmuir synchrotron station

A beam focusing method is proposed for the Langmuir station of the Kurchatov synchrotron radiation source. This method can be implemented during experiments on recording the fluorescence yield intensity as a function of the angle between an incident beam and a sample surface. The x-ray beam is focused by a cylindrical mirror in such a way that the dimensions of the spot illuminated by the beam on a Langmuir film remain within the input angular aperture of an energy dispersive detector during scanning in the angle of incidence. The relationships for calculating the dimension of the illuminated spot in the scattering plane and the angular divergence of the focused x-ray beam are derived taking into account the dimension of the synchrotron radiation source and spherical aberration. Recommendations for optimizing station parameters and experimental conditions are presented.     

共轴三反光学系统卧式装调技术

共轴三反光学系统是空间光学遥感器常用的设计形式，以“高分一号”遥感卫星高分辨率相机装调为例，对共轴三反系统计算机辅助装调技术进行了研究。提出以主镜光轴为装调基准，通过调整三镜控制系统视场和调整次镜控制系统像差的装调方法，分析了次镜和三镜的失调量与Zernike系数变化关系，由光学设计软件求得系统灵敏度矩阵，用于指导系统装调工作，提高了装调精度，缩短了装调周期。测试结果表明:光学系统各视场Zernike系数优于0.05λ，系统波相差RMS值优于0.06λ，系统通过在轨成像测试，图像清晰，层次丰富。     

Concept for testing two-mirror optical telescopes

A concept for testing a two-mirror telescope optical system and its optical components is proposed. The example of the space ultraviolet Ritchey-Chretien telescope, with a primary mirror of 170 cm diameter, is considered. The principal propositions of the concept, and the optical schematic diagrams of the independent and mutual testing of the primary and secondary telescope mirrors, are discussed. Constructional data are presented of optical testing systems, with a minimum number of auxiliary optical elements of simple configuration. When designing the optical testing system, the principle of the null test method has been used. According to this principle the object to be tested and the auxiliary optical elements form a system that is free of aberration for a given kind of ray path. This makes it possible to use various methods and instruments intended for testing aberration free optical systems, for example, Twyman-Green and Fizeau interferometers, Foucault or knife edge test, and star tests^1–4.     

地平式离轴扩束光学系统装调技术

为实现地平式离轴扩束光学系统的高精度装调,利用4D干涉仪加装平面镜头配合标准平面镜实现自准直检测,并针对实际使用过程中镜筒需要绕俯仰轴旋转的问题,提出一种动态检测方法。根据实际装调结果,建立空间直角坐标系,利用旋转过程中光斑最大偏离量计算二轴正交误差。装调结果表明,采用自准直检测及动态检测方法,主镜面形精度为0.028 8λ@632.8 nm,系统波像差RMS为0.131λ@632.8 nm,二轴正交误差为2.06″。     

大口径离轴凸非球面系统拼接检验技术

针对大口径离轴凸非球面面形检测的困难,本文将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接干涉技术相结合,提出了凸非球面系统拼接检测方法。对该方法的基本原理和具体实现过程进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型。当离轴三反光学系统的主镜和三镜加工完成以后,对整个系统进行装调和测试,并依次测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值可以求解得到大口径非球面全口径的面形信息,从而为非球面后续加工和系统的装调提供了依据和保障。结合工程实例,对一口径为287 mm×115 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,经过两个周期的加工和测试,其面形分布的RMS值接近1/30λ(λ=632.8 nm)。     

大口径离轴反射式星模拟器光学系统设计

星模拟器作为星敏感器的地面标定系统,用来模拟星点像的大小、星等、光谱、色温、星的位置及星之间的角距等。随着航天技术的不断发展,对星模拟器本身的要求也越来越高,进而使星模拟器重要部件准直光学系统的设计成为关键因素。利用离轴反射式光学系统无色差、体积小、光利用率高、中心无遮拦等特点,提出一种离轴抛物面式准直光学系统。该系统由离轴主抛物面反射镜和次平面反射镜组成,实现了通光口径为300 mm,焦距为3 000 mm,视场角为30的准直光学系统设计,经像质分析表明,在视场角内畸变为0.006 2%（小于0.01%）,MTF达到衍射极限,波相差为0.071 6 ,所设计的光学系统能满足要求,并论述了准直光学系统的装校过程。     

基于Dyson同心系统的光线折叠式成像光谱仪优化设计

基于Dyson同心光学系统的凹面光栅成像光谱仪具有像差小、孔径高、结构简单紧凑的优点,同心结构要求光谱仪子系统的物面和像面必须重合为一个平面,且物点和像点之间距离非常小。现有的焦平面探测技术和装配技术难以满足理论设计要求。为了解决实际中物点和探测器的安置问题,对传统Dyson同心光谱仪光学系统进行了改进设计,通过在成像光束中引入离轴反射镜实现像面位置的转移。结果表明：改进后的光学系统由于成像光束发生折叠,物面和像面成功分离,且改进后系统的全波段像差得到更合理的分配。     

He-Ne激光束的焦斑形态控制

 用一块37/55单元变形反射镜和一台S-H传感器为基础建立了一套实验装置, 结合光波衍射理论和波面相差理论, 成功地将圆形高斯分布的He-Ne激光束变换为均匀强度分布的方形焦斑。对光学系统产生均匀强度分布的限制因素进行了讨论。