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基于超高斯函数的球形抛光工具去除函数库建立方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：徐梓榕黄启泰任建锋苏州大学光电科学与工程学院江苏省先进光学制造技术重点实验室

去除函数库是大量不同形状的去除函数所形成的集合，去除函数库的建立对数控抛光中去除函数的调用具有重要的作用。本文以柔性球形抛光头的去除函数为研究对象，建立以超高斯分布为主体的拟合模型并对数十组数据进行了最小二乘拟合，采... 详细信息

去除函数库是大量不同形状的去除函数所形成的集合，去除函数库的建立对数控抛光中去除函数的调用具有重要的作用。本文以柔性球形抛光头的去除函数为研究对象，建立以超高斯分布为主体的拟合模型并对数十组数据进行了最小二乘拟合，采用多变量插值方法对拟合参数处理，建立了进动角、压力、转速此三种抛光参数任意组合所对应去除函数的数据库。在去除函数库中随机选取了4个样本与实验数据对比，相对误差均小于7%，验证了该方法的有效性。

关键词：柔性抛光头去除函数超高斯分布最小二乘拟合多变量插值

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计算全息图的高效编码方法

激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 83-88页

作者：李春琦黄启泰任建锋苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 苏州大学苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215006 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

利用计算全息图(CGH)能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率,提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法,该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界... 详细信息

利用计算全息图(CGH)能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率,提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法,该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界线离散化;曲线描述结合二分法及残余误差均方根最小准则,利用圆弧对条纹离散点进行编码计算,从而得到刻线条纹。针对一离轴非球面,进行了CGH的设计、编码与制作,在编码精度优于λ/1000的前提下,运算时间仅需3 h,编码文件仅为39 MB,刻蚀时长仅需40 min,证明所提方法相对于传统编码方法能够大幅度提高编码效率,且误差分析表明CGH的波前root-sum square(RSS)误差仅为0.00255λ,证明所提编码方法高效可行。

关键词：计算全息图编码计算圆弧刻线条纹

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单屏相位偏折术中的透明层折射误差补偿

激光与光电子学进展 2022年

作者：李林峰黄启泰任建锋侯名洋江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室北京空间机电研究所苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心

相位测量偏折术（Phase Measuring Deflection, PMD）面形检测中常使用液晶显示屏（Liquid Crystal Display, LCD）作为投影设备。由于LCD的多层透明结构会对条纹投影光路产生折射而导致投影条纹位置偏离，继而影响最终检测精度，因此...

相位测量偏折术（Phase Measuring Deflection, PMD）面形检测中常使用液晶显示屏（Liquid Crystal Display, LCD）作为投影设备。由于LCD的多层透明结构会对条纹投影光路产生折射而导致投影条纹位置偏离，继而影响最终检测精度，因此需要对这种误差进行点对点的校正。本文将LCD的多层透明结构简化建模为一个整体的等效透明层，建立相应的相位偏折术模型进行透明层误差分析和补偿。将补偿算法应用到相位测量偏折术中测量标准平面镜及球面镜，与未进行补偿的情况相比，测量面形均方根误差（Root Mean Square, RMS）均有20%-40%的减小。本文提出的补偿方法能显著减小单屏相位测量偏折术中由显示屏透明层折射效应带来的误差，补偿后的面形RMS有显著减小，检测结果更接近于实际面形误差。

关键词：

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超轻量化SiC反射镜有限元分析及应用

光学技术 2006年第4期32卷 584-586,590页

作者：余建军黄启泰苏州大学现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

对超轻量化SiC反射镜进行了有限元分析。设计了超轻量化SiC反射镜的镜体结构。采用MSC.Nastran分析软件对其进行了有限元工程分析。分析结果表明,可满足SiC反射镜面形精度的要求和轻量化的要求。介绍了一种SiC反射镜无镜框支撑结构。

关键词： SiC反射镜有限元分析轻量化支撑结构

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轻量化碳化硅反射镜支撑方案分析

光学技术 2005年第2期31卷 252-255,258页

作者：黄启泰余景池苏州大学现代光学技术研究所江苏苏州215006

讨论了轻量化碳化硅反射镜的支撑方案。利用有限元力学分析方法,对大口径轻量化主镜进行了在两种工况下的支撑方案分析和优化。通过运用最小二乘法对支撑后的镜面进行拟合,使两种工况下的主镜面形变化的均方差均在λ/60(λ=632 8nm)之内... 详细信息

讨论了轻量化碳化硅反射镜的支撑方案。利用有限元力学分析方法,对大口径轻量化主镜进行了在两种工况下的支撑方案分析和优化。通过运用最小二乘法对支撑后的镜面进行拟合,使两种工况下的主镜面形变化的均方差均在λ/60(λ=632 8nm)之内,满足了实际的工程要求。

关键词：轻量化有限元支撑最小二乘法 CAE

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超轻超薄反射镜主动支撑方案优化设计

光电工程 2008年第9期35卷 22-26,31页

作者：倪颖黄启泰余景池苏州大学现代光学技术研究所江苏苏州215006

针对超薄反射镜径厚比大,自身刚度小,更易受环境变化影响面形精度的问题,本文对一块口径500mm超薄实验镜的主动支撑方案进行了有限元分析,并提出了主动支撑方案。本文包括以下内容:1)利用有限元软件系统建立了500mm超薄镜面的有限元模型... 详细信息

针对超薄反射镜径厚比大,自身刚度小,更易受环境变化影响面形精度的问题,本文对一块口径500mm超薄实验镜的主动支撑方案进行了有限元分析,并提出了主动支撑方案。本文包括以下内容:1)利用有限元软件系统建立了500mm超薄镜面的有限元模型;2)利用Zernike多项式几个低阶像差来模拟镜面的制造误差和工作环境变化引起的镜面形变,得到超薄镜面上各点的误差值;3)在分别计算出各个致动器响应函数的基础上,给出了该超薄镜具有最佳主动校正能力的致动器分布的优化方案;4)通过对比不同厚度的超薄镜的主动校正能力,给出了500mm口径超薄镜的最佳厚度。

关键词：主动光学超薄反射镜有限元 Zernike多项式优化设计

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超轻超薄反射镜制造过程中的变形控制研究

光电工程 2008年第8期35卷 128-133页

作者：黄启泰郭培基余景池苏州大学江苏省现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

针对超轻超薄反射镜(超薄镜)径厚比大、自身刚度小、单独加工难度大的问题,采用基底支撑方式对超薄镜进行加工。我们研究了在加工过程中粘接、温度、应力等因素所导致的超薄镜变形的控制手段并对变形控制效果提出了评判方法。通过195mm... 详细信息

针对超轻超薄反射镜(超薄镜)径厚比大、自身刚度小、单独加工难度大的问题,采用基底支撑方式对超薄镜进行加工。我们研究了在加工过程中粘接、温度、应力等因素所导致的超薄镜变形的控制手段并对变形控制效果提出了评判方法。通过195mm口径超薄镜工艺实验对控制变形的工艺进行改进,用改进后的加工工艺进行了340mm口径的超薄镜制造,得到了比较理想的面形,下盘后PV值5.74λ,RMS值1.02λ(λ=632.8nm)。这表明在超薄镜制造过程中变形控制的技术方案可行,工艺改进方向正确。同时,实验结果表明,超薄镜制造过程中的变形最终表现为镜面出现非重力因素引起的像散。

关键词：空间光学超薄镜加工工艺变形控制

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轻量化碳化硅反射镜支撑方案分析

轻量化碳化硅反射镜支撑方案分析

作者：黄启泰苏州大学

学位级别：硕士

随着空间光学技术的发展，人们对空间相机主反射镜提出了口径更大的要求。反射镜口径增加带来的主要技术问题有：反射镜因自重而引起的镜面变形增大，反射镜因环境温度变化及镜体温度梯度而产生的镜面热膨胀变形增大。同时为降低发射成... 详细信息

随着空间光学技术的发展，人们对空间相机主反射镜提出了口径更大的要求。反射镜口径增加带来的主要技术问题有：反射镜因自重而引起的镜面变形增大，反射镜因环境温度变化及镜体温度梯度而产生的镜面热膨胀变形增大。同时为降低发射成本，主反射镜必须轻量化，而轻量化后在重力作用下的变形也将加剧，这种变形将直接影响相机的成像效果，也将影响反射镜的加工和检测。因此减小自重变形的影响成为一个重要课题。本文介绍了目前国内外关于该课题的研究现状，并根据实际的工程需要采用碳化硅作为主镜材料，选择了适当的轻量化形式对主镜的支撑方案进行了讨论研究。讨论了对主镜进行面形分析所需要满足的力学条件，根据实际情况设定了边界条件，并采用当前常用的有限元方法对主镜的支撑方案进行面形变形的分析，以得到在相同的支撑条件下主镜水平放置和竖直放置时均能符合面形要求的支撑方案，并对支撑方案进行优化。在对镜面变形的结果进行数据处理时采用了最小二乘法，根据最小二乘原理编制了一个适用于Patran所提供数据形式的程序对镜面的零散数据进行处理，得到镜面的PV和RMS值。最终的分析数据表明，本文所讨论的支撑方案设计可以满足实际的工程要求，即在两种工况下主镜面形变化的均方差均在λ／60(λ=632.8nm)之内。

关键词：轻量化有限元支撑最小二乘法 CAE