大口径反射镜高反射膜研究进展

大口径反射镜是大型反射式光学系统中关键的光学元件,在工作波段的反射率直接决定了光学系统的性能。随着地基、天基观测设备的发展,对大口径反射镜高反射膜提出了更宽的工作波段、更高的反射率、更好的环境适应性等要求。针对这些挑战,各种新的膜系结构、新的镀制方法、新的膜层材料纷纷出现,满足了大口径反射镜高反射膜的各种需求。本文对近些年国内外的大口径反射镜高反射膜研究进展予以综述,并预测大口径反射镜高反膜制备的技术趋势将由铝反射膜向银反射膜、由热蒸发向磁控溅射发展。     

多层嵌套掠入射光学系统研制及在轨性能评价

X射线掠入射光学系统是我国首颗脉冲星导航试验卫星主载荷聚焦型脉冲星探测器的核心部件,在增大探测面积、提高探测器灵敏度方面发挥着重要作用,实现了国内首次在轨验证.针对脉冲星导航探测X射线光子到达时间的特点,开展了基于单次抛物面镜反射的掠入射聚焦光学系统设计,通过理论计算与推导,获得了可制造的光学系统反射镜设计参数,光学系统理论有效面积为15.6 cm~2@1 keV,对设计的光学系统进行了聚焦性能仿真,全视场范围内均满足探测器聚焦要求,开展电铸镍复制工艺研究,完成了芯轴的超精密控形加工,在此基础上制造了4层金属反射镜,利用北京同步辐射4B7B光束线测试了各层反射镜的反射率,基于实测反射率的光学系统有效面积为13.2 cm~2@1 keV.最后基于在轨观测数据,评价得到光学系统的有效面积为4.22 cm~2@1 keV,分析了地面标定有效面积与在轨评价有效面积存在差别的原因,验证了设计、仿真与制造方法的正确性,为大面积掠入射光学系统的研制奠定了基础.     

冲击载荷下增材制造金属材料的动态响应及微观结构演化研究进展

作为近20年来快速发展的制造技术,增材制造技术能够快速、直接制造形状复杂的零件,在工业领域得到越来越多的应用。在实际应用中,这些增材制造的零部件经常承受高速冲击载荷作用,因此其动态承载能力及破坏失效特征是人们关注的焦点,也给增材制造技术及其产品在国防军事、武器装备等领域的应用带来巨大挑战。首先综述增材制造技术的原理和特点;然后着重介绍在高速冲击等极端情况下增材制造金属零部件的宏/微观力学响应特征,探讨新的制造方法带来的金属材料动态性能的新变化;最后展望增材制造技术及产品在国防军事、武器装备等领域的发展前景。     

红外扫描金属四方棱镜的制造

<正> 一、引言为使机载或星载的红外(或多波段)摄影机增大视场和适应使用条件,目前多采用金属反射镜或反射棱镜来实现光学扫描。由于金属和光学玻璃在性能上有很大差异,这就给反射镜的制造提出了许多特殊的问题。通过实践,我们初步掌握了制造金属四方棱镜的方法,该棱镜在飞行试验中性能良好。二、四方棱镜的设计四方棱镜是光学系统中的一个元件,它的质量好坏直接影响相机能否满足使用要求,同     

大粘度复合纳米材料面投影微立体光刻系统的分辨率研究

 基于数字微反射镜的动态掩膜面投影微立体光刻技术是一种基于快速原型制造思想的新型微细结构加工手段,其系统中常用树脂槽和涂覆装置使得其无法适用于粘度大的固化材料。为实现粘度大的复合纳米材料的固化制造,构建了新型的基于数字微反射镜技术的动态掩膜微立体光刻系统,该系统的加工横向分辨率由系统的光学分辨率与树脂特性共同决定。当单层树脂固化厚度超过临界值时,系统的横向分辨率将降低。根据实验中测量光学系统的分辨率以及树脂的工作曲线,得到本系统的最高横向分辨率可以达到14 μm。     

基于主动光学技术的任意视场变分辨率空间望远镜

介绍了一种新型的空间望远镜,通过改变光学系统焦距,可以提高任意感兴趣视场的成像分辨率。光学系统有四个反射镜组成,包括两个静态非球面反射镜和两个面形动态可调非球面反射镜.通过改变两个可变形反射镜的面形,系统焦距可以在399 mm到558 mm范围内进行动态调整.和机械式变焦系统相比,此主动变焦系统避免了光学元件的精密移动,有效减少反应时间。分析了此系统的成像质量,给出了0°、0.51°、0.7°不同视场的弥散斑:1.6 μm、1.0 μm、1.7 μm,及传递函数:在68 lp/mm 时,MTF曲线值大于0.7.此新型成像技术还可以有效减少数据传输链带宽需求,在遥感领域具有广阔的应用前景.     

非对称轻小型头盔显示器光学系统设计

针对非对称光学系统视场范围和出瞳直径较窄、光学结构复杂、制造成本昂贵、装配调整麻烦等问题,本文采用在系统中加入自由曲面反射镜的设计方法。首先,论述了双反射镜非对称光学系统的设计要求和工作原理。然后,分析了三反射镜非对称光学系统的离轴结构控制方法。最后,采用XY多项式自由曲面反射镜折叠光路、消除遮拦、扩大视场、校正离轴像差,设计出一款适用于头盔显示器的非对称光学系统。设计的双反射镜非对称光学系统的视场为60°×30°,出瞳直径为8 mm。在截止频率52 lp/mm处,全视场的调制传递函数值大于0.25,系统畸变小于5%,单目系统重量约为190 g。设计结果表明,该非对称光学系统的视场大小和成像质量均有所提升,实现了小型轻量化,可应用于头盔显示器。     

中波红外变焦距系统的光学设计

由于红外探测系统具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强，能在一定程度上识别伪装目标，且设备体积小、重量轻、功耗低等特点，在军事上被广泛应用于红外导航、红外侦察和红外制导等方面。近年来，随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展，对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。本文介绍了一种采用凝视型焦平面阵列探测器的中波红外变焦光学系统的设计，该系统利用了反射镜的折叠光路，其工作波长范围为3～5μm，变倍比为20∶1。最后用CODE V光学设计软件对其像质进行了评价。     

复制轻质金属反射镜的应用与制备

采用复制轻质金属反射镜技术，可以制作出薄而轻、表面粗糙度好、光学性能好的各种轻质金属反射镜。复制该反射镜的工艺流程长，涉及的技术面宽，影响该镜光学质量的因素多，为确保该镜的质量稳定可靠，必须解决好母板的制作、基体材料的选取与处理、基体的加工与处理、贴合胶的选取与处理、稳定工艺、严格的质量考核的技术问题。     

表面改性碳化硅基底反射镜加工技术现状

针对表面改性SiC基底反射镜在空间光学系统中的应用,总结了该类反射镜在国内外的研究现状。概括了碳化硅基底反射镜的发展趋势。介绍了常用的碳化硅材料,分析了它们的性质。给出了几种常用的碳化硅镜坯制备工艺,包括成型、改性和不同的抛光技术。通过对国内现有加工工艺和改性技术的分析,总结出了适应我国的表面改性碳化硅反射镜加工的发展方向。     

五轴加工中心范成铣磨离轴非球面研究

离轴非球面作为非球面的一部分,是空间光学系统、天文学和高精度测量系统不可或缺的光学器件.针对空间光学对离轴非球面光学元件制造技术的重大需求,开展了离轴非球面反射镜的精密铣磨加工技术研究.分析了五轴联动范成法铣磨离轴非球面的原理,将离轴非球面所在的同轴母镜离散为一系列不同半径的球面环带,将工件坐标系建立在待加工离轴非球面...     

Flat mirror for millimeter-wave and terahertz imaging systems using an inexpensive metasurface

Flat mirrors, also known as flat parabolic surfaces, for millimeter-wave and terahertz imaging systems are demonstrated. This flat mirror is based on the metasurface in which an inexpensive printed circuit board technology is used to realize copper patterns printed on an FR4 substrate. Compared to the conventional reflector antennas used today in diverse applications(for homeland security, medical systems, communication, etc.), the suggested mirror has major advantages in process simplicity, mechanical flexibility, frequency alignment, weight, and cost. The theoretical background, simulation results, experimental results, and proof of concept are given in this Letter.     

EAST����������նԵ�һ����ѧ���Ե�Ӱ���о�

2010年春季对安装在EAST抽气、硼化和限制器等所在的不同窗口的不锈钢、钨、钼等三种金属第一镜样品进行辐照实验,以初步研究等离子体辐照对第一镜光学特性的影响。辐照后,样品表面出现明显杂质沉积层,沉积层导致第一镜光学特性严重恶化。因此,对第一镜安装有效的保护装置以屏蔽杂质沉积,或应用第一镜原位清洗技术是必要的。     

太阳模拟技术

概述了国内外太阳模拟技术的发展现状。提出了太阳模拟器设计的技术指标,讨论了太阳模拟器的光学系统设计思想。介绍了聚光系统、光学积分器、准直系统、滤光片光谱透过率的优化设计方案,通过复合高次非球面聚光系统和非共轴深椭球面反射镜的使用,提高了聚光镜对光源辐射通量的聚光效率,改善了第二焦面上的辐照分布。通过对光学积分器原理及像差分析,给出了有效的优化设计经验公式。最后,对研制过程中遇到的问题进行了归纳总结,并提出了改进思路。     

极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统

极紫外、X射线和中子光学为现代科学的发展提供了高精度的观测手段,但这些手段的实现需要大量高性能薄膜光学元件和系统的支撑。由于短波长和材料光学常数的限制,短波光学元件的结构、性能和制作技术明显区别于长波光学元件。近二十年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了以短波反射镜为基底的精密加工检测平台,发展了超薄薄膜界面生长调控方法和大尺寸薄膜镀制技术,提出了高效率/高分辨率多层膜微纳结构的衍射理论和制备方法,初步阐明了短波辐照损伤的物理机制,形成了短波薄膜和晶体聚焦成像系统的高精度全流程研制技术,并将该技术成功应用于国内和国际短波光子大科学装置中。本文简要介绍本课题组在上述短波元件和系统领域中的研究进展。     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.     

Research on OEF geometry control algorithm in dual-galvanometric laser scanning manufacturing

For the dual-galvanometric laser scanning manufacturing, the traditional geometry algorithm-fθ only considered the distance between the two swaying mirrors, the distance between the swaying mirror and the convex lens, the mirror swaying angle, and the lens focal length. And it could not correctly express the manufacturing track which was made geometry distorted. Based on analysis, a creative geometry control algorithm - optical entire factors (OEF) was brought forward. From the creative algorithm it can be known that OEF geometry control algorithm was concerned with not only the distance of the two swaying mirrors, distance between the swaying mirror and the convex lens, mirror swaying angle, and lens focal length, but also the lens central height, lens convex radius, and medium refractive index. The manufacturing system can manufacture satisfied geometry with the creative double ends approach (DEA) control model based on OEF in the experiments.     

面向微型近红外光谱仪的高效扫描光栅微镜设计（英）

近年来,随着微光机电系统(MOEMS) 技术的快速发展,光谱仪朝着微型化、低成本、高性能方向发展。基于MOEMS技术制作的闪耀光栅可集成于扫描微镜,其作为近红外光谱仪的核心部件,可实现单管探测器代替昂贵的阵列式探测器,以降低近红外光谱仪成本与体积。设计了一种高性能扫描光栅微镜,以提高光谱仪的探测灵敏度。扫描微镜表面集成高衍射效率光栅,背面制作电磁驱动线圈。采用光学软件与有限元方法对器件参数进行优化。仿真结果表明:扫描光栅微镜谐振频率为484.38 Hz,最大扭转角度为4.55,在800~1800 nm工作波长范围内,整体动态衍射效率在54%以上且最大值达90%。     

The system design and assemble for the high resolution telescope system with segmented aperture

A design method along with its results, for a space optical system with high resolution and wide field of view, is described. Such optical systems can be used in the infrared as well as visible configurations. The proposed design is based on an on-axis Ritchey-Chrétien system with corrected lens element while the primary mirror is a segmented aperture. Here the on-axis concept allows wide-field enabling a variety of observations designed for the multi-object spectrometer instruments, optimized for low scattering and low emission of light. The use of segmented mirrors in the optical system allows adopting any method for its fabrication purposes. Segment results are discussed and the image quality of the design based on these results is evaluated in this paper.