运用有限元法对不同工况下平面薄膜反射镜的变形进行了计算。用Gram-smith正交化方法处理了Zernike多项式，并编制了光机接口程序，计算Zernike系数，对反射镜波前进行拟合，对外载荷对超薄薄膜反射镜的影响进行了分析。

自适应光学在其商品化进程中正处于一个关键的转折点。许多年来，随着采用自适应光学系统的地基望远镜在消除由地球大气扰动产生的光学畸度方面取得的巨大成功，这项技术在天文学中得到广泛应用。目前几乎所有新的地基望远镜都配置了专门用于消除由于地球大气层中扰动产生光学畸变的自适应光学系统。

利用薄膜反射镜作为太空望远镜主镜是研究大口径、超轻型未来空间光学系统的最新方向之一。基于静电学原理，设计了口径Ф200mm薄膜反射镜静电成形实验系统，该系统包括薄膜反射镜固定装置、电极板装置以及直流高压系统。采用ZYGO干涉仪和莫尔偏折术，分别对薄膜反射镜面形随直流电压的变化情况以及不同电压下薄膜反射镜的顶点曲率半径进行了观察和测量，并与理论值进行了比较和分析。实验结果表明，该系统可有效改变薄膜反射镜的面形。目前，在700V电压下，薄膜反射镜的顶点曲率半径达17．7m。

针对国内外现有薄膜反射镜面形检测方法存在动态测量不便,测量面形单一等问题,提出了基于正弦条纹投影的反射镜面形测量方法。基于此方法搭建了测量平台,分析推导显示,该方法的测量不确定度〈0.385μm,该平台的测量不确定度〈4.25μm。在此平台上对标准球面镜进行了测量,验证了此平台的适用性。最后,对优化控制下的Ф300mm静电拉伸薄膜反射镜的面形进行了多次测量,结果表明,中心矢高测量值与理论值基本一致,优化后最佳镜面面形RMS值为5μm,PV值为39μm,相对于优化前RMS值减少了34.17%,PV值减少了26.4%,显示所搭建的基于正弦条纹投影方法的测量平台满足了现阶段薄膜反射镜面形测量的需要;而提出的面形控制算法可控制薄膜反射镜得到所需面形,并有效地提高面形精度。

空间薄膜反射镜属于未来空间超大、超轻的反射镜,可以有效减少发射质量和装载体积。环境温度变化将影响薄膜反射镜的焦距和面形。利用有限元软件建立温度对薄膜反射镜成形影响的计算模型,分析了均匀温度变化、径向温度梯度、周向温度梯度3种形式下薄膜反射镜面形变化。以口径Ф300 mm的静电拉伸薄膜反射镜为实验平台,针对均匀温度变化情况进行试验,根据分析结果归纳了温度变化影响补偿的方法。结果表明：相比传统光学元件,温度轻微变化给薄膜反射镜的焦距和面形带来明显变化,均匀温度变化对薄膜反射镜的焦距影响最大,而周向温度梯度对面形影响最大,试验结果验证了有限元模型的正确性。

考虑薄膜反射镜具有质量轻、柔韧性好、可折叠等优点，研究了由静电拉伸法制备薄膜反射镜的新技术。介绍了薄膜反射镜的静电成形机理，计算丁单电极模式下薄膜所受力场，设计了单电极式薄膜反射镜的控制实验。给出了控制成型所需的主要参数，设计了薄膜反射镜的夹持结构和控制电路，并利用刀口仪测量了形成的反射面的焦距。实验结果显示，未通电时薄膜反射镜面形的PV值达到11．14λ，RMS值为1．86λ，在10000V的高压下可以形成焦距约为2．1m的反射镜面。通过Zernike拟合验证了数据的可靠性，结果表明，通过改善夹持结构精度和选取性能优良的薄膜材料，反射镜面形精度可进一步提高。

采用单面镀铝聚酯薄膜作为基底,设计了一种通过控制静电力分布来拉伸薄膜成形的三环多电极300mm有效口径的反射镜聚光系统。通过计算所需施加分布电势,能够有效控制圆薄膜面形变化实现不同焦距的聚光。并进行了面形成形模拟和聚光模拟,效果良好。为静电薄膜反射镜影响因素的定量研究和面形控制提供了切实可行的平台。

静电薄膜反射镜是一种空间光学应用新技术。在阐述静电薄膜反射镜的定义、研究意义和国内外研究现状的基础上,讨论了静电薄膜反射镜的几种关键技术：薄膜材料的制备、薄膜预应力调节、成形控制机理和方法、薄膜反射镜面形评价。根据已有的成形机理的研究,分析了开展静电薄膜反射镜的紧迫形势以及目前所遇到的挑战性困难,明确了我国当前开展静电薄膜反射镜的首要任务和方向。

针对望远镜发射系统承载空间与承载质量的限制与大口径、高分辨率反射镜使用需求之间的矛盾，开展了轻质柔性薄膜反射镜地基试验研究，实现了静电拉伸式薄膜反射镜的精确成形控制。针对口径为300mm的同心环分布式电极静电拉伸聚酰亚胺镀铝薄膜反射镜，基于泊松方程的薄膜小变形近似求解，并通过确定每环电极对面形的影响函数来确定分布式电极对反射镜薄膜成形的控制矩阵，进而利用最小二乘法求得了分布式电极对面形精确控制所需的分布电压。用ANSYS有限元分析法对比结果，分析相关误差并总结控制方法。结果显示，在薄膜中心变形量超过2．5mm以后，基于泊松方程的理论求解和ANSYS有限元分析结果相差很大，计算面形与理想面形偏差也很大；认为只有综合运用数值计算和有限元分析，通过确定分布式电极对面形的控制矩阵，运用最小...

圆形薄膜周边夹持预应力调节对静电薄膜反射镜面形的成形质量具有重要的调节作用。分析了180mm口径的静电薄膜反射镜边界位移的调节范围,计算出了相应调节极限,并结合静电拉伸薄膜实验进行了四种边界位移调节工况的验证。预应力施加过大会造成电极施加电压增高,严重时造成薄膜击穿,但预应力施加过小会造成面形质量不佳。最大边界位移调解量影响薄膜反射镜结构参数和所施加电压,同时薄膜反射镜结构参数和所施加电压也限制着最大位移边界调解量的取值。合理选取并精密控制圆薄膜的边界位移量对于大口径静电薄膜反射镜的精确成形来说至关重要。