激光引力波望远镜镜面杂散光测试方法

激光引力波望远镜的杂散光来源主要是细光束入射到镜面产生的反射杂散光。1 W的激光入射产生的杂散光需抑制到10-10 W以下,否则将严重影响主要参数光程差的测量精度。针对该应用背景,考虑了在细光束入射到镜面条件下由杂散光测试数据重构表征镜面反射特性的双向反射分布函数（BRDF）参数的可行性。传统方法测量BRDF需要4个转角,系统复杂不便于实时应用。为此基于光学元件各向同性和镜面杂散光模型的对称性,综合考虑了平面镜、曲面镜以及光束衍射效应、测量误差等因素,提出了一种仅利用子午面内一维测量若干个点的散射数据即可重构得到BRDF参数的方法,并用数值方法对其可行性和测量精度进行了验证。     

基于T 型稀疏发射阵列的傅里叶望远镜

傅里叶望远镜通过改变任意两个发射望远镜的位置来获取目标不同的空间频率分量,采集足够多的傅里叶分量值后进行信号处理即可重构目标图像。为了降低系统成本且尽量获得目标的细节信息,提出了一种T 型稀疏发射阵列的激光束发射配置方案,对4 种目标与均匀间隔发射阵列重构的图像进行了对比研究。T 型单臂放置11 个发射望远镜,连续抽取目标的8 个低频信息,再抽取3个高频分量。通过与单臂11 和16 个的均匀间隔发射阵列的重构图像进行对比发现:文中采用的发射阵列重构图像远优于同等数量发射器个数的单臂均匀放置方式,但整体成像能力略差于均匀16,这也是稀疏发射阵列不可避免的。     

地基大口径望远镜库德光路误差建模

为更好地实现地基大口径望远镜库徳光路的集成装调,在三个层次上对其误差进行分析,并利用Brownian Bridge过程建立了库徳光路误差模型。首先,基于光径方程分析了库徳光路在大气扰动影响下的光线偏离情况;其次,分析了动态误差所引起的光学模糊以及重力作用下的累积印透效应;最后,根据Brownian Bridge过程,在充分考虑误差闭合链的情况下,建立了库徳焦点位置误差的模型。结果表明:即使在0.4℃/m的温差下,大气扰动也可以引起0.2左右的偏差,且与2.3 mm的大气相干长度等效。同时,由于折光补偿的符号是一致的,故无法依靠多次测量平均抵消大气扰动的影响。根据改进的误差模型,库徳焦点的位置误差与基于独立同分布的假设所得的结果相比,降低了约20%,即更充分地考虑了误差闭合的情况。     

PSSn在大口径望远镜误差评估中的应用

为了更好地对大口径望远镜进行误差分析以及分配,引入了由美国30 m望远镜（TMT）团队所提出的标准化点源敏感性（PSSn）,来进行大口径望远镜的各项误差及其之间的协调与分配。为了更好地利用PSSn进行误差分配,首先根据其定义对PSSn的基本性质进行了研究,论述了PSSn作为全频域评价指标的优越性,然后与传统的评价指标（波前均方根）进行了比较,重点分析了PSSn的合成特性以及合成误差的特点,之后利用Zernike多项式分析系统静态误差与PSSn的关系,得到了不同的Zernike系数与PSSn之间的关系。对于系统的动态载荷,利用功率谱结合光学传递函数的方法来研究系统的光学特性并对实际的大口径波前做出了仿真研究,得到系统的PSSn从0.996下降到0.991。所做的研究可以更好地理解大口径望远镜的误差特性,同时也可以帮助系统工程师对大口径望远镜的误差进行更好的分配。     

空间目标红外多波段温度分布反演

地基望远镜对空间目标的长焦距红外成像能够得到空间目标的温度区域分布信息,然而成像过程的未知参量将降低传统的双波段比色测温法正向求解精度。未知参量包括目标发射率、大气透过率、地球热辐射等。文中建立了基于多波段红外探测器测量电子数的贝叶斯估计评价函数模型,能够比较精确地反向求解空间目标的真实温度分布;并推导了目标参量估计函数的克拉美罗界,能够预测一系列不确定因素对其温度和发射率等参数求解精度的影响;最后进行了算法的仿真实验与分析。     

大口径望远镜主镜保护盖设计

针对某米级光学望远镜设计了四门对开花瓣式主镜保护盖。简要介绍了国内外已建成大口径望远镜主镜保护盖的主要结构形式,利用铰链四杆机构的演化偏置曲柄滑块机构为基体进行优化设计,得出一种不需曲柄存在的四杆机构,建立运动学模型,对其受力状态进行分析,计算了电机所需的驱动力矩、滑块的移动位移及镜盖开关时间。实际工程应用表明,该保护盖对主镜能够有效防尘及保护,单次打开或关闭时间约为62.5 s,在长春地区无故障使用时间大于一年,免维护开关次数大于500次。满足系统设计要求,为后续研究者提供了设计参考。     

地平式大口径地基望远镜主光学系统装调技术

望远镜的装调过程对整个望远镜系统的精度具有至关重要的作用。本文扼要地叙述了地平式大口径地基望远镜系统的装调过程,描述了在整个视场要获得较好像质的工程方法,找出装调的一般规律,其方法主要适用于卡式和R-C式望远镜。装调过程主要包含针对系统的粗调和针对光学系统像差的精调。     

面向大口径地基望远镜视宁度检测方法综述北大核心CSCD

视宁度是现代天文学的一个重要概念。光在传输时受到大气湍流影响而发生闪烁与偏转,即视宁度。在地基大口径望远镜,激光大气传输等方面,视宁度现象对系统的图像质量起到了重要影响。为了对更加深远的宇宙进行探索,进一步围绕宇宙起源、暗物质暗能量等科学目标开展相关研究,对望远镜的分辨率与灵敏度也提出了更高的要求。在激光传输方面,激光通信、卫星遥感以及光学雷达等在大气环境下进行的工作也受到视宁度的影响。因此,如何检测视宁度,成为当前天文领域的重要课题。介绍了目前各类视宁度检测的现状,分析了DIMM、MASS、SCIDAR以及CFD等技术的原理,并在最后进行了总结与展望。     

基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计

为了充分减小空间望远镜发射的质量和体积,适应微小卫星的运载需求,针对某光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型空间望远镜自展开机构。首先,根据理论分析确定了所用带状弹簧的几何尺寸,并针对某空间光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型展开机构;其次,建立了该展开机构的有限元模型并分析了其展开后的特性;最后,搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明:该展开机构展开后的高度为500 mm,展开后的重复精度误差小于0.1 mm,偏心小于0.1 mm,且展开后的一阶自然频率为35.5 Hz,与有限元分析出的结果相符,其误差为5.3%,能够满足空间望远镜展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。