空间薄膜反射镜是一种空间应用新技术。聚酰亚胺圆薄膜的模态分析能够给薄膜反射镜夹持结构的设计和动态特性分析提供重要依据。通过对薄膜振动贝塞尔方程的求解,得到了300mm聚酰亚胺圆薄膜的前四阶振动频率,并利用ANSYS有限元仿真软件进行了模拟验证,求得了前四阶振型和相应振动频率。薄膜反射镜的固有频率很低,一阶固有频率为9.3Hz左右。这对于反射镜夹持结构和整个光学系统设计,以及载荷的施加、面形调整等提出了特定要求,以避免发生共振影响工作。

针对主动光学系统中的φ620mm弯月薄镜设计了双向柔性侧支撑结构,从理论上分析了薄镜切向侧支撑方式的工作原理和支撑力的分布情况,并采用有限元法计算出望远镜指向水平时薄镜所受侧支撑力的大小和方向,验证了受力分析的正确性。通过有限元计算出不同俯仰角下,切向侧支撑方式和轴向主动支撑共同作用时薄镜校正前后的镜面面形的变化情况。当望远镜指向水平时,薄镜镜面变形最大,经过主动校正后的镜面面形误差RMS值为14.1nm,满足设计指标要求。

基于红外探头视场的标定原理和技术,设计了一种技术指标为焦距f=800mm、有效口径D=160mm、工作波段14～16μm、视场0.1°、准直精度30＂的平行光管,光管采用离轴反射式系统,该系统由离轴抛物面反射镜和平面反射镜组成,其具有传输能量大、无色差、中心无遮拦的特点。设计结果表明,成像质量良好,满足系统的技术要求。

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。

针对口径在800mm以内的中小口径次镜支撑结构,采用有限元分析方法,利用Ansys软件对其梁片的厚度、长度及在支撑结构中的位置进行了一阶谐振频率及轴向变形分析。仿真结果表明在遮拦比一致的情况下,系统口径的增加导致次镜支撑结构的一阶谐振频率下降很快。当口径较小时,不同支撑结构的刚度都较好,由此引起结构谐振频率变化不大但都能很好的满足要求,因此可以选择加工工艺最简单的结构。而当口径较大时,不同结构的谐振频率差别较大,其中最高的为四翼偏置结构,但在不同口径时,几种结构的谐振频率的数值变化规律是相同的。当口径超过650mm时改变梁片厚度,结构的一阶谐振频率会相应变化,其中变化最大的为三翼对称结构,对相同的梁片厚度四翼偏置结构的谐振频率最高且轴向变形最小。

组合孔径光学系统是一种新型的光学系统,其主镜由多个小口径的子镜拼接而成。这样的拼接式光学系统能够满足口径大、重量轻和可以折叠的要求。传统的光学系统受口径的限制,无法提高分辨率。组合孔径光学系统用易于加工的小口径光学元件拼接成难于加工的大口径光学元件,提高了光学系统的分辨率。组合孔径光学系统的主要技术问题就是它的装调和检测。本论文结合组合孔径拼接项目,总结组合孔径光学系统的装调过程,介绍了具体的装调及检测步骤,用ZYGO干涉仪测量光学系统波前图,根据波前图和ZYGO干涉仪上的数据对光学系统进行辅助装调。装调后的系统经检测,用CCD相机观察分辨率可达到68lp/mm,达到了相机的分辨率极限;用显微镜观察系统分辨率可达到96.7lp/mm,满足了项目设计指标要求。

太阳辐照度监测仪由三台太阳辐照绝对辐射计SIARs按一定夹角安装构成,它在卫星上采用非跟踪太阳的方法来监测太阳辐照度,也就是在卫星运行过程中太阳扫过宽视场绝对辐射计的视场期间测量太阳辐照度.本文对采用这种测量方法下传数据的处理方案进行了研究,介绍了使绝对辐射计测量精度产生误差的八种校正因子,并相应地给出了每种校正因子修正系数的计算公式,从而完成了太阳辐照度监测仪的星上测量校正.

针对多载车光学测量系统实现交互测量的特点,研究开发了一套可视对讲系统。本系统采用高性能视频分割芯片TW2824将多路视频信号进行合成与实时显示,以实现主车中心站方舱对其它各方舱的实时图像监控,通过音频交叉开关选择与任意控制方舱进行语音通话,以实现各方舱间的协同工作。该可视对讲系统可通过主控计算机进行视频切换及语音通道选择,具有性能可靠、操作简单等特点,提高了系统的自动化程度。

分析反射式系统和透射式系统的优缺点,采用折、反系统相结合的方式对一种改进型的折反射系统进行了光学设计,该系统的主次镜都采用易加工的球面反射镜,避免了折射式长焦系统的复杂结构形式、庞大的体积等缺点。本文中对所设计的折反射式系统的相对孔径和中心遮拦等问题进行了深入的探讨。从像质和能量两个角度去分析所设计的系统,最终证明了所设计系统的可行性。最后对系统的杂散光进行了分析。

利用数显光栅传感器和计算机数据处理技术来检测大口径管道内径尺寸的光电设备.该设备具有快速、实时显示功能,适用于多种检测对象.可以对大口径管道内径进行半自动测量并自动采集数据、实时显示、综合分析处理和打印输出结果.