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拼接镜面合成孔径光学系统的像质评价

光学精密工程 2008年第2期16卷 208-214页

作者：张伟邓键龙夫年左宝君哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

拼接镜面合成孔径光学系统的出瞳波前是离散的,需要同时引入波象差和衍射光学理论来拟合最佳高斯参考球面,计算出瞳波前和波象差,并通过对像面的衍射积分,评估系统像质。对比了两种像质评估的方法:其一是直接利用干涉仪实测获得的整体... 详细信息

拼接镜面合成孔径光学系统的出瞳波前是离散的,需要同时引入波象差和衍射光学理论来拟合最佳高斯参考球面,计算出瞳波前和波象差,并通过对像面的衍射积分,评估系统像质。对比了两种像质评估的方法:其一是直接利用干涉仪实测获得的整体出瞳波面参数拟合Zernike多项式衍射直接积分法计算像面复振幅分布,其二是对子出瞳波面衍射直接积分在像面的复振幅进行叠加。设计并制造了一个三子镜合成的成像光学系统,在此基础上用ZYGO GPIXP干涉仪对两种方法计算的像质进行了验证和对比。结果表明,子出瞳波面直接衍射积分叠加法的精度更高,但计算量大;在衍射极限附近,前者的拟合精度也能满足像质的定性评估要求,且计算量较小。

关键词：合成孔径光学系统拼接镜面像差误差分析波前

应用在拼接镜面中的电容位移传感器的结构性误差分析及校正

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光学精密工程 2006年第2期14卷 173-178页

作者：杨德华戚永军中国科学院国家天文台/南京天文光学技术研究所江苏南京210042

分析了子镜运动和电容传感器极板运动之间的理论关系并探讨了电容位移传感器读数的“结构性”误差的处理方法。基于电容位移传感器的工作原理,对极板为圆形的电容位移传感器提出了采用以位移的测量值和子镜转角为自变量的多项式拟合的... 详细信息

分析了子镜运动和电容传感器极板运动之间的理论关系并探讨了电容位移传感器读数的“结构性”误差的处理方法。基于电容位移传感器的工作原理,对极板为圆形的电容位移传感器提出了采用以位移的测量值和子镜转角为自变量的多项式拟合的校正方法。计算表明该误差处理和校正方法是简洁可行的。对于转角的拟合只需2阶,同时位移测量值只需4阶的多项式进行拟合即可使输出位移达到3 nm的精度。进一步分析表明,直接使用位移传感器读数计算极板转角,并对误差的主动校正控制非常有利于该多项式拟合,可一次性达到优于5 nm的校正误差,完全满足拼接镜面主动光学工程应用的技术要求。

关键词：拼接镜面电容位移传感器误差分析误差校正数字拟合

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地基大口径拼接镜面主动控制技术综述

中国光学 2020年第6期13卷 1194-1208页

作者：范文强王志臣陈宝刚李洪文陈涛安其昌范磊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

拼接镜面技术是光学合成孔径望远镜的三种实现方式之一,是未来大口径望远镜的重要研究方向。由于拼接镜面主动控制系统直接影响拼接镜面等效大口径镜面的光学性能,本文着眼于地基大口径望远镜的拼接镜面主动控制技术,由地基拼接镜面望... 详细信息

拼接镜面技术是光学合成孔径望远镜的三种实现方式之一,是未来大口径望远镜的重要研究方向。由于拼接镜面主动控制系统直接影响拼接镜面等效大口径镜面的光学性能,本文着眼于地基大口径望远镜的拼接镜面主动控制技术,由地基拼接镜面望远镜的发展过程展开,阐述拼接镜面主动控制系统的主要结构,对国内外拼接镜面主动控制系统发展概况进行分析和总结。归纳了拼接镜面主动控制系统实现主动调整和主动保持的关键技术,明确了深度学习理论在闭环控制,共相检测与校正和系统级仿真建模技术中的逐步应用和未来发展方向,为国内下一代地基大口径望远镜拼接镜面的控制方案设计提供相应的指导。

关键词：地基望远镜拼接镜面主动控制系统主动调整主动保持

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拼接镜面望远镜的子镜室集成建模与分析

机械设计与制造 2014年第9期 132-135页

作者：蔡勇宫雪非中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室江苏南京210042 中国科学院大学北京100049

子镜拼接镜面技术是新一代大型天文望远镜的关键技术,拼接镜面技术的发明,使天文望远镜的口径突破了镜坯材料的限制,大于8m口径的天文望远镜建造才成为可能。拼接子镜是拼接镜面望远镜中的关键光学部件,子镜室的性能直接影响子镜面型,... 详细信息

子镜拼接镜面技术是新一代大型天文望远镜的关键技术,拼接镜面技术的发明,使天文望远镜的口径突破了镜坯材料的限制,大于8m口径的天文望远镜建造才成为可能。拼接子镜是拼接镜面望远镜中的关键光学部件,子镜室的性能直接影响子镜面型,对望远镜最终的像质有决定性的影响。针对拼接镜面子镜室的研究,包括关键元件的受力分析和裸镜的镜面面型分析,前人已做过大量的工作,但对于子镜室整体的有限元仿真计算,国内目前开展的却较少。首先简要介绍了下一代拼接镜面望远镜中子镜室的设计工作,利用Solidworks软件构造三维实体模型,并将其导入ANSYS/Workbench中开展了有限元静力学分析,最后讨论了支撑结构对子镜面型的影响。

关键词：拼接镜面结构设计有限元面型分析

基于色散条纹传感器的拼接镜面共相的实验研究

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光学学报 2011年第2期31卷 76-81页

作者：张勇张靓刘根荣王跃飞张亚俊曾裔中李烨平中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室江苏南京210042 中国科学院研究生院北京100049

研制极大望远镜的拼接主镜时,为使得望远镜系统成像质量达到衍射极限,子镜的定位精度需要满足共相位要求,那么必须对子镜之间的平移误差进行实时精确检测和校正。在对色散条纹检测和色散哈特曼检测原理分析的基础上,建造了一台色散条纹... 详细信息

研制极大望远镜的拼接主镜时,为使得望远镜系统成像质量达到衍射极限,子镜的定位精度需要满足共相位要求,那么必须对子镜之间的平移误差进行实时精确检测和校正。在对色散条纹检测和色散哈特曼检测原理分析的基础上,建造了一台色散条纹传感器,并在室内拼接镜面主动光学实验系统上开展检测实验,验证了检测信号和平移误差之间存在确定的函数关系,可实现对平移误差的间接测量。针对实验结果分析了误差产生的原因,总结了影响检测精度的主要因素有:条纹对比度、光谱曲线定标、非线性最小二乘法,并提出了解决方案,以完善数据处理的计算方法。在±15μm的测量范围内,可达到20 nm的检测精度。

关键词：主动光学平移误差色散条纹传感器拼接镜面子镜共相

色散条纹传感技术用于拼接镜面位移探测的仿真研究

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中国科学院研究生院学报 2010年第4期27卷 471-479页

作者：张勇张靓中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所南京21004 中国科学院天文光学技术重点实验室南京210042 中国科学院研究生院北京100049

根据色散条纹传感技术的基本原理,从物理光学的角度对色散条纹传感器(DFS)进行了模拟研究,仿真出理论干涉图形,并从中采集能量信号,拟合光强分布曲线,得出测量结果.通过比较在不同波段的采样,提出在CCD上开出窗口采集有效信号的2种方法... 详细信息

根据色散条纹传感技术的基本原理,从物理光学的角度对色散条纹传感器(DFS)进行了模拟研究,仿真出理论干涉图形,并从中采集能量信号,拟合光强分布曲线,得出测量结果.通过比较在不同波段的采样,提出在CCD上开出窗口采集有效信号的2种方法,借以提高检测精度.色散条纹传感器的检测范围为±50μm,检测精度可以达到几十nm.

关键词：主动光学拼接镜面色散条纹传感器平移误差

碟式太阳聚光器聚光性能及其拼接镜面位姿测量研究

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碟式太阳聚光器聚光性能及其拼接镜面位姿测量研究

作者：徐巧湖南科技大学

学位级别：硕士

抛物面天线是碟式太阳能集热器系统的重要组成部分。集热系统整体的效率主要由环境、抛物面天线的聚光效率以及光热转换系统决定，其中抛物面天线的聚光效率起着关键的作用。而抛物面的聚光效率由以下几个方面决定：加工精度、材质、安... 详细信息

抛物面天线是碟式太阳能集热器系统的重要组成部分。集热系统整体的效率主要由环境、抛物面天线的聚光效率以及光热转换系统决定，其中抛物面天线的聚光效率起着关键的作用。而抛物面的聚光效率由以下几个方面决定：加工精度、材质、安装精度等。其中安装精度尤为重要，因此本文对安装测量开展一些相关的研究。本文首先分析了理想抛物面的聚焦性能。研究了安装过程中出现的跟踪误差、拼接镜面轴向偏移、拼接镜面任意偏移三种误差对聚焦性能的影响。计算出各种误差对理想抛物面聚焦性能的影响，对每块拼接镜面的跟踪精度和拼接精度提出了定量要求，为以后抛物面拼接镜面的安装测量提供理论依据。其次研究分析了抛物面拼接镜面的安装测量过程及空间抛物面的拟合。通过对安装测量过程的研究可知，首先要获得拼接镜面表面上的点的三维坐标，并且根据这些点拟合抛物面，求得拼接镜面的位姿偏移量，才能进行精调。本文针对小型抛物面天线锅进行模拟实验，分别在抛物面的局部小块上取点和抛物面整体取点进行测量。运用Jacobi方法对抛物面的点云数据进行抛物面拟合，求出实验的抛物面在平放时和倾斜时的标准方程。仿真和实际测量实验表明Jacobi拟合方法满足测量精度要求。实际工作中，拟合的最佳抛物面将作为拼接镜面位姿调整的基准。最后针对抛物面拼接镜面的位姿测量进行研究。在采用全站仪测量和单目视觉测量对摄像机标定和靶标的位姿测量进行相关的模拟实验，其中三坐标测量机测量作为测量标准。将测得的结果进行对比分析，获得全站仪测量和单目视觉测量的测量精度。通过对实验的操作和数据处理，掌握了摄像机标定和靶标位姿测量的方法和过程。

关键词：拼接镜面聚焦性能偏移拟合测量精度位姿

同方学位论文库评论

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用于拼接镜面共焦测量的三种位移传感器

传感技术学报 2003年第1期16卷 9-12页

作者：王海涛罗秋凤徐欣圻张振超国家天文台南京天文光学技术研究所南京210042

目前国际上大型光学望远镜大都采用拼接镜面的方法 ,用许多小口径的子镜拼成大口径的主镜。在拼接成大型主镜时要求各子镜镜面共面或共焦 ,这就要求子镜在镜面方向有位移促动器动作的同时 ,有相应的位移传感器来检测和控制。目前可用来... 详细信息

目前国际上大型光学望远镜大都采用拼接镜面的方法 ,用许多小口径的子镜拼成大口径的主镜。在拼接成大型主镜时要求各子镜镜面共面或共焦 ,这就要求子镜在镜面方向有位移促动器动作的同时 ,有相应的位移传感器来检测和控制。目前可用来测量这种位移的传感器有三种类型 :电容式、电感式和光电式 ,其中电容式位移传感器是最成熟的一种 ,价格也最贵 ;光电式是最有潜力的一种。文中给出了这三种位移传感器的原理和特点。最后。

关键词：电容电感光纤位移传感器拼接镜面大型光学望远镜

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基于等厚干涉的拼接镜面边缘传感器研究

光学学报 2021年第12期41卷 109-116页

作者：左恒张茜张勇中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 江苏南京210042 中国科学院大学北京100049

拼接镜面共相技术是大口径望远镜研制中的关键技术之一,共相精度主要取决于边缘传感器的测量精度。针对大口径拼接镜面望远镜的共相需求,提出一种基于光学等厚干涉原理的边缘传感器设计方案,阐述其基本原理并给出该边缘传感器的结构图... 详细信息

拼接镜面共相技术是大口径望远镜研制中的关键技术之一,共相精度主要取决于边缘传感器的测量精度。针对大口径拼接镜面望远镜的共相需求,提出一种基于光学等厚干涉原理的边缘传感器设计方案,阐述其基本原理并给出该边缘传感器的结构图。利用数据拟合和图像处理方法,对该方案进行仿真模拟,仿真结果显示该方案的测量精度可以达到倾斜误差为0.02″,平移误差为20 nm,可以满足大口径拼接镜面望远镜的共相检测需求。

关键词：光学器件边缘传感器图像处理拼接镜面子镜共相