应用方位反向技术提取反射镜零重力面形

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。     

结构胶固化收缩对反射镜面形影响的分析与试验

在空间遥感领域,使用胶粘接技术安装光学元件越来越受到光机工程师们的青睐。与机械方法相比,胶粘接方法具有更轻的质量、更低的成本、更容易装配。大部分结构胶在固化期间存在收缩现象,结构胶的收缩会导致内应力出现,内应力又会导致光学表面发生变形,从而影响成像质量。为了在有限元分析中模拟这一过程,提出了等效线胀法的概念。该方法是将结构胶的线收缩率等效成胶的线胀系数,从而将结构胶固化过程的收缩等效成均匀温降导致的冷缩,以便进行热弹性分析。分析结果表明:在采用环带粘接方式时,粘接面积越小,镜面相应位置的面形误差越小,反之越大;粘接位置离镜面越远,镜面相应位置的面形误差越小,反之越大。对分析结果进行了试验验证,结果表明:当胶层质心到镜面距离为20.5mm、胶层宽度分别为15mm、20mm、25mm时,镜面PV值变化量分别为0.64λ、0.92λ、1.10λ;当胶层宽度为15mm、胶层质心到镜面距离分别为15.5mm、20.5mm、25.5mm时,镜面PV值变化量分别为1.08λ、0.64λ、0.40λ;当胶层质心到镜面距离为25.5mm、胶层宽度为25mm、胶层环形分布角分别为40°、60°、80°时,镜面PV值变化量分别为0.38λ、0.52λ、0.88λ。分析和试验结果为实际的工程应用提供了理论指导。     

轻质碳化硅反射镜抛光过程镜面变形影响的研究

轻量化的碳化硅反射镜有自己独特的结构特点,加工中的变形与传统实体反射镜不同,对加工后的面形结果有独特的影响。对一直径为318mm的轻量化碳化硅反射镜进行了传统的研磨抛光,由于镜面变形对抛光结果带来了很大的影响,其面形误差的RMS值在0.048λ(λ=0.6328μma)左右就不再收敛。对抛光状态的镜体进行了有限元分析,探讨了减轻镜面变形对抛光结果影响的方法。采用计算机控制小磨头对该反射镜进行了确定性抛光,有效地降低了镜面形变的影响,使面形满足了精度的要求。