GSSM缩比模型子孔径拼接误差分析（英文）

巨型科学可控反射镜(GSSM)缩比模型(GSSMP)的子孔径拼接误差的分析可以指导GSSM的面形检测工作.GSSMP子孔径拼误差包括子孔径刚体位移误差以及中频扰动.对子孔径刚体位移误差而言,合理的靶标布置以及最小二乘算法的使用,可将误差量级降低到计算机可分辨的最低程度,即不引入算法误差;同时也降低了对测试执行部件的精度要求.对中频扰动误差而言,可结合标准平面镜与干涉仪对实验环境中大气湍流的影响进行估计.除此之外,对子孔径拼接顺序带来的误差进行分析.最后,基于三十米望远镜的面形评价方法,即斜率均方根对上述误差进行换算表征.算法修正后,子孔径对准误差为10~(-6)μrad、子孔径平移误差为10~(-6)μrad、子孔径倾斜误差为10~(-6)μrad以及大气扰动误差为0.04μrad.利用信噪比来表征拼接顺序所带来的影响,使用一个子孔径作为基准进行拼接的情况下,拼接顺序带来的影响小于2%.本文的拼接算法,可以在较低的机械精度下,利用靶标对准与合理的拼接顺序,达到较高的拼接精度.     

内部振动对30m望远镜三镜的影响

利用数值方法得到任意形式振动下30m望远镜三镜的光学传递函数,并分析其数值精度.在光学传递函数的基础上引入标准化点源敏感性来表征振动对系统光线中继功能的影响.为了验证理论分析,对于某大口径设备进行实验,采用多个加速度计共同采集数据并合成信号的方法来实现镜面运动信息的解耦与测量误差抑制.结果表明:在内部振源工作的情况下,设备点源敏感性从0.999 96下降到0.999 92;使用二阶巴特沃兹带通滤波器后,对于外部的力输出为0.075N.     

Randon变换在区域结构函数坍陷中的应用

为了更好地利用区域结构函数评价大口径反射镜表面面形,引入了Randon变换作为区域结构函数坍陷的工具。对于使用Randon变换进行区域结构函数坍陷的具体实现方法进行了讨论;之后考虑到Zernike多项式可以很好地模拟系统的低阶波像差,故利用此方法对于Zernike多项式的区域结构函数进行坍陷;然后将此方法应用于米级口径的反射镜表面面形检测数据以及30m望远镜(TMT)三镜面形仿真数据,验证了理论的正确性与方法的可行性。对于大口径反射系统的设计、检测与加工都有较好的指导意义,同时为30m望远镜三镜项目的最终完成提供助力。     

基于功率谱的反射镜面形评价

针对表面高度均方根（RMS）难以描述大尺度波动以及刚体位移鲁棒性差的缺点,提出了使用功率谱（PSD）对大口径望远镜系统中主反射镜面形进行评价;结合Zernike多项式,对PSD的分解运算进行了分析,讨论了Zernike多项式的频谱能量分布;将该方法用于Φ500 mm反射镜面形检测数据的处理,得出实际反射镜表面面形频域能量分布情况。结果表明：对于大口径反射镜,使用PSD的评价方式对于指导加工检测以及望远镜系统误差的分配具有更实用的意义。最后,基于PSD提出了一种评价反射镜面形的子孔径非相关拼接方法,该方法适用于大口径望远镜中大口径光学元件的面形精度评价。     

基于功率谱的反射镜面形评价

针对表面高度均方根(RMS)难以描述大尺度波动以及刚体位移鲁棒性差的缺点,提出了使用功率谱(PSD)对大口径望远镜系统中主反射镜面形进行评价;结合Zernike多项式,对PSD的分解运算进行了分析,讨论了Zernike多项式的频谱能量分布;将该方法用于Φ500 mm反射镜面形检测数据的处理,得出实际反射镜表面面形频域能量分布情况。结果表明:对于大口径反射镜,使用PSD的评价方式对于指导加工检测以及望远镜系统误差的分配具有更实用的意义。最后,基于PSD提出了一种评价反射镜面形的子孔径非相关拼接方法,该方法适用于大口径望远镜中大口径光学元件的面形精度评价。     

基于功率谱的大口径望远镜面型评价

为了更好地评价与研究受视宁影响的观测系统,引入了基于功率谱的分析方法.使用不同截止频率以及衰减系数的卡曼谱来反演系统的中高频误差,同时使用Zernike多项式来表征系统低阶起伏,结合这两种误差,得到了系统误差的数值模型.最后,通过分析实际波前叠加数值模拟大气扰动前后的功率谱,验证了本方法评价受视宁影响的大口径系统的可行性.