计算全息检测技术的精度溯源研究现状分析(内封面文章)

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作者 李佳 程强 +5 位作者 王孝坤 胡海翔 李龙响 李洪士 薛栋林 张学军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期140-154,共15页

随着光学系统性能的要求越来越高,非球面、自由曲面等复杂光学曲面能够提升系统的成像性能,因此提升复杂光学曲面的检测精度极为重要。干涉检测是测量复杂光学曲面的重要手段,其中计算全息检测法(Computer Generated Hologram,CGH)作为... 随着光学系统性能的要求越来越高,非球面、自由曲面等复杂光学曲面能够提升系统的成像性能,因此提升复杂光学曲面的检测精度极为重要。干涉检测是测量复杂光学曲面的重要手段,其中计算全息检测法(Computer Generated Hologram,CGH)作为干涉检测中的一种,因其精度高和设计自由度大等优点得到了广泛的应用。但是在CGH检测复杂曲面的过程中存在的各类误差会影响波前检测的精度。文中首先介绍了计算全息法的检测精度现状,其次归纳总结了造成计算全息法误差的主要因素。分别介绍了不同误差的产生原理、影响效果、相对应标定补偿方法及适用情景和优缺点;并介绍了基于CGH占空比与线条位置误差的调研现状分析以及现有的研究方法;最后对计算全息法检测的精度溯源和精度提升研究趋势进行了展望。 展开更多

关键词 计算全息图 复杂曲面检测 计算全息图精度溯源 误差分析

原文传递

计算全息补偿检测自由曲面的高精度位姿测量 被引量：1

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作者 李雯研 程强 +3 位作者 曾雪锋 李福坤 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1581-1592,共12页

为实现自由曲面的定位与位姿高精度测量,提出了“光学-机械”基准定位法,建立了位姿测量模型,并对该方法的定位误差和基准选择展开研究。根据三坐标测量机与计算全息提出了“光学-机械”基准定位法。然后,采用球形安装的回射器(Sphere M... 为实现自由曲面的定位与位姿高精度测量,提出了“光学-机械”基准定位法,建立了位姿测量模型,并对该方法的定位误差和基准选择展开研究。根据三坐标测量机与计算全息提出了“光学-机械”基准定位法。然后,采用球形安装的回射器(Sphere Mounted Retroreflector,SMR)、猫眼、基准球作为基准,基于波像差理论与视差效应分别建立了3种基准的位姿测量模型,得到了位置误差与基准区域波前像差的函数关系,并对3种位姿测量模型进行对比。最后,对3种基准位姿测量方法进行仿真及实验验证,实测结果与模型的残差结果均小于0.05λ,相对误差均小于2.43%,验证了模型的准确性。实验结果表明,当检测距离为1000 mm时,猫眼法的轴向定位误差为24μm;基准球法的轴向定位误差为50μm;SMR靶球法的轴向定位误差为16μm,X,Y方向的定位误差为1μm,滚转角定位误差为3.26″。SMR靶球法的定位误差最小、检测动态范围最大且检测光学元件的自由度最多,更适用于自由曲面的高精度位姿检测。 展开更多

关键词 光学检测 光学面形位姿测量 “光学-机械”基准定位法 计算全息 定位误差

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基于光学自由曲面的离轴三反光学系统 被引量：32

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作者 薛栋林 郑立功 张峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2813-2820,共8页

为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统。针对焦距为4 500mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次... 为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统。针对焦距为4 500mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次镜为自由曲面的离轴三反光学系统的关键性能。在提出的光学系统中次镜采用自由曲面设计,提升了光学系统的像差平衡能力;最终选用相对孔径为1/9.5的设计方案,使光学系统全视场平均波像差优于0.030λ(λ=632.8nm),平均传递函数优于0.434(71.4lp/mm),接近衍射极限;在同等条件下系统设计传递函数比传统离轴三反系统提高5%以上。优化设计后光学系统自由曲面次镜与理论球面偏差为1.1λ,采用定制的标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法可完成面形实时高精度检测,解决了大口径凸自由曲面检测的难题。结果表明,采用基于自由曲面次镜的空间光学系统,具有体积小、技术可实现性强、波像差和传递函数等关键性能优越等优点。 展开更多

关键词 光学设计 长焦距大视场光学遥感器 离轴三反光学系统 自由曲面反射镜

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大口径碳化硅材料凸非球面反射镜的检验 被引量：14

4

作者 薛栋林 张忠玉 +1 位作者 郑立功 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2491-2496,共6页

为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验,研究了无像差点法以及补偿检验法方案。经过比较优选,确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器,设计精度为PV:0.0082λ,RMS:0.0029λ(λ=632.8nm)。采用会聚光束,使用... 为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验,研究了无像差点法以及补偿检验法方案。经过比较优选,确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器,设计精度为PV:0.0082λ,RMS:0.0029λ(λ=632.8nm)。采用会聚光束,使用大口径数字干涉仪进行凸非球面正面检测,最终检测结果为0.022λ(RMS)。所述补偿器的设计方法和要求具有普遍性,设计结果也可用于同类型大口径凸非球面检验用补偿器的设计。采用该方法提高了凸非球面检测精度,并且在凸非球面镜的材料选择、结构设计、支撑方式等方面提供了更多的优化空间,为新型光学材料在凸非球面反射镜的应用奠定了基础。 展开更多

关键词 凸非球面镜 碳化硅反射镜 零位检验 补偿器设计

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一种中小口径非球面元件数控抛光技术 被引量：31

5

作者 薛栋林 张忠玉 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期198-204,共7页

基于自主设计研制的FSGJ 3 型非球面数控加工中心,针对口径φ108 mm凸非球面透镜(曲率半径R=318 mm,k=-3),研究了非球面粗抛光工艺、精抛光工艺、抛光设备、磨料以及相关工艺参数,提出了规范的中小口径非球面加工的工艺方法和新型轮式... 基于自主设计研制的FSGJ 3 型非球面数控加工中心,针对口径φ108 mm凸非球面透镜(曲率半径R=318 mm,k=-3),研究了非球面粗抛光工艺、精抛光工艺、抛光设备、磨料以及相关工艺参数,提出了规范的中小口径非球面加工的工艺方法和新型轮式抛光技术,实现了中小口径非球面元件的数控快速精密铣磨成型,且保证了光学零件具有较高的面形精度。抛光后元件面形精度达到0.306λ(PV)、0.028λ(RMS) (λ=0.632 8μm)。满足了在光学系统中使用非球面零件,明显改善像质,提高光学特性,减少光学零件数目,从而简化系统结构,减小系统体积,减轻系统质量的目的。 展开更多

关键词 非球面透镜 轮式抛光技术 面形精度

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离轴二次非球面补偿检验计算机辅助调整技术研究 被引量：10

6

作者 薛栋林 郑立功 +1 位作者 王淑平 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期380-385,共6页

分析了非球面补偿检验过程中由补偿器和镜面支撑结构的失调引入的调整量误差,给出了计算机辅助调整方法。建立了离轴二次非球面补偿检验计算机辅助调整系统的物理数学模型,求解了被检非球面镜的失调方位和量值,利用计算机控制调整架实... 分析了非球面补偿检验过程中由补偿器和镜面支撑结构的失调引入的调整量误差,给出了计算机辅助调整方法。建立了离轴二次非球面补偿检验计算机辅助调整系统的物理数学模型,求解了被检非球面镜的失调方位和量值,利用计算机控制调整架实现了系统辅助调整。建立了实验装置,给出了模拟调整和实际调整结果。经过计算机辅助调整后,被检离轴二次非球面的最终检验结果为0.028λ(RMS)(λ=632.8 nm)。 展开更多

关键词 非球面检验 补偿器 调整误差 计算机辅助调整

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超大口径空间光学遥感器的应用和发展 被引量：39

7

作者 张学军 樊延超 +1 位作者 鲍赫 薛栋林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2613-2626,共14页

针对空间遥感技术的迅速发展及其对空间探测精度需求的提高,对研制更可行有效的超大口径空间光学遥感器的技术路线开展了研究。介绍了该领域已发射和计划发射的超大口径光学遥感器涉及的发展历史和结构特点,以及它们的研究现状和应用领... 针对空间遥感技术的迅速发展及其对空间探测精度需求的提高,对研制更可行有效的超大口径空间光学遥感器的技术路线开展了研究。介绍了该领域已发射和计划发射的超大口径光学遥感器涉及的发展历史和结构特点,以及它们的研究现状和应用领域,主要包括整体式成像系统、分块可展开成像系统、光学干涉合成孔径成像系统和衍射成像系统等。分析对比了各种传感器的性能特点及现阶段的应用情况。最后,考虑我国高分辨率、高成像质量空间光学遥感器的应用需求,结合当前技术条件以及相关技术的发展趋势,分别针对2~4m大口径系统,4~10m超大口径系统和更大口径系统的成像需求提出了最佳解决方案。 展开更多

关键词 超大口径空间遥感器 整体式成像系统 分块可展开成像系统 光学干涉合成孔径成像系统 衍射成像系统 综述

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离轴非球面的计算全息图高精度检测技术 被引量：26

8

作者 黎发志 罗霄 +3 位作者 赵晶丽 薛栋林 郑立功 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期709-716,共8页

为了实现离轴非球面高精度定位、光路对准及面形检验,提出了一种使用计算全息图(CGH)技术实现离轴非球面高精度光学检测的方法。将被检非球面倾斜平移后作为轴上自由曲面进行CGH补偿检测设计,从而减小了检测光路的相对口径和CGH所需补... 为了实现离轴非球面高精度定位、光路对准及面形检验,提出了一种使用计算全息图(CGH)技术实现离轴非球面高精度光学检测的方法。将被检非球面倾斜平移后作为轴上自由曲面进行CGH补偿检测设计,从而减小了检测光路的相对口径和CGH所需补偿像差,提高了CGH检测精度。使用自行开发的CGH专用设计计算软件,设计完成的CGH同时具有非球面检验、检测光路对准、被检非球面基准定位等多项功能。采用该方法设计(设计精度优于λ/10 000rms)并制作CGH对面形精度优于λ/50rms的离轴非球面进行了检测,误差分析表明,其检测精度优于λ/100,与传统null-lens方法的检测结果精确吻合。实验表明,采用该CGH可同时实现离轴非球面位置高精度定位、CGH与干涉仪对准以及离轴非球面高精度面形检验。 展开更多

关键词 计算全息图 衍射光学元件加工 离轴非球面 光学检测

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长焦距大视场光学系统的光机结构设计 被引量：56

9

作者 李志来 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2485-2490,共6页

为了实现某长焦距大视场轻型离轴三反空间相机的光机结构设计,基于SiC材料空间反射镜,采用适合于轻型高分辨空间相机的桁架结构,对离轴TMA系统的支撑结构进行了静力学、动力学建模,优化了结构形式。采用光机热集成分析方法,指导、评价... 为了实现某长焦距大视场轻型离轴三反空间相机的光机结构设计,基于SiC材料空间反射镜,采用适合于轻型高分辨空间相机的桁架结构,对离轴TMA系统的支撑结构进行了静力学、动力学建模,优化了结构形式。采用光机热集成分析方法,指导、评价和优化相机光机结构设计过程,提高结构固有频率,增强相机热稳定性适应范围。相机结构设计基频>93Hz,在±4℃均匀温变工况和重力作用下,相机光学系统传递函数(MTF)达到0.37;反射镜组件加速度响应最大放大倍数<6倍。结果表明,采用该方法设计的相机结构固有频率高,重力变形、抗振性能、热变形等方面均能满足使用要求。 展开更多

关键词 光学遥感器 长焦距 大视场 离轴三反光学系统 支撑结构 桁架

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大口径高次、离轴非球面干涉测量中投影畸变的标定方法 被引量：22

10

作者 李锐钢 郑立功 +1 位作者 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期533-538,共6页

提出了运用干涉仪的Fiducial功能确定干涉仪CCD的测量坐标系与非球面镜面坐标系的对应关系,然后对两者关系进行正交化拟合,从而标定出非球面干涉检验中的投影畸变,并用于某高次、离轴非球面进行干涉检验中的投影畸变标定,拟合精度为1.96... 提出了运用干涉仪的Fiducial功能确定干涉仪CCD的测量坐标系与非球面镜面坐标系的对应关系,然后对两者关系进行正交化拟合,从而标定出非球面干涉检验中的投影畸变,并用于某高次、离轴非球面进行干涉检验中的投影畸变标定,拟合精度为1.964 53μm。根据标定结果对干涉测量面形图重构,进行了数控抛光实验,最终面形精度达到均方根值λ/20(λ=0.632 8μm),证明拟合精度完全满足数控抛光的要求。 展开更多

关键词 非球面检验 干涉术 Fiducial功能 投影畸变 干涉图重构 标定

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应用双排TDI CCD提高空间推扫遥感相机动态范围 被引量：17

11

作者 薛旭成 韩诚山 +1 位作者 薛栋林 郭永飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2791-2795,共5页

考虑空间相机观测场景的动态范围很大,本文提出了采用双排时间延迟积分(TDI)CCD来提高相机动态范围的方案。对两排TDI CCD分别设置不同的积分级数。得到的积分级数高的CCD图像虽然可能存在饱和区域,但暗区域极易分辨;积分级数低的CCD图... 考虑空间相机观测场景的动态范围很大,本文提出了采用双排时间延迟积分(TDI)CCD来提高相机动态范围的方案。对两排TDI CCD分别设置不同的积分级数。得到的积分级数高的CCD图像虽然可能存在饱和区域,但暗区域极易分辨;积分级数低的CCD图像虽然不利于暗区域的分辨,但可以较好地观测亮区域的层次。最后,根据积分级数的差别对两排CCD的图像数据进行合成来获得大动态范围图像。结果显示,该方案有效地提高了相机的动态范围,当积分级数分别设置为8和48时,动态范围可以提高15.56dB。 展开更多

关键词 双排时间延迟积分CCD(TDICCD) 遥感相机 动态范围 图像合成

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自由曲面的CGH光学检测方法与实验 被引量：16

12

作者 黎发志 郑立功 +2 位作者 闫锋 薛栋林 张学军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期1052-1056,共5页

自由曲面能有效地简化光学系统结构并提高其性能,在照明光学系统和成像光学系统中均具有良好的应用前景。为了实现自由曲面的高精度光学检测,分析了自由曲面的计算机全息图(CGH)检测方法并讨论了它的限制因素;探讨了使用基准CGH区域解... 自由曲面能有效地简化光学系统结构并提高其性能,在照明光学系统和成像光学系统中均具有良好的应用前景。为了实现自由曲面的高精度光学检测,分析了自由曲面的计算机全息图(CGH)检测方法并讨论了它的限制因素;探讨了使用基准CGH区域解决自由曲面检测时的对准问题;设计并制作了直径为180 mm的CGH对某三次方项波前编码自由曲面(口径150 mm,PV为6λ,λ@632.8 nm)进行了光学检测,该方法的检测结果(0.068λrms)与非零位检测方法的检测结果(0.067λrms)一致,实验验证了自由曲面的CGH检测方法。该方法具有易对准、精度高和效率高的优点。 展开更多

关键词 计算全息图 自由曲面 光学检测

原文传递

考虑投影畸变设计大口径离轴非球面检测用计算全息图 被引量：12

13

作者 李明 罗霄 +3 位作者 薛栋林 赵晶丽 郑立功 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1246-1253,共8页

对大口径离轴非球面进行零位补偿检测时,投影畸变过于严重的区域会由于干涉条纹密度过大而无法检测,从而使加工难以进行。针对此问题,本文采用相对畸变参数定量描述投影畸变,设计了自由度更高、补偿能力更强的计算全息图(CGH)检测方法... 对大口径离轴非球面进行零位补偿检测时,投影畸变过于严重的区域会由于干涉条纹密度过大而无法检测,从而使加工难以进行。针对此问题,本文采用相对畸变参数定量描述投影畸变,设计了自由度更高、补偿能力更强的计算全息图(CGH)检测方法。该方法在CGH设计阶段考虑投影畸变分布,选择合适的光路结构使得所有区域的投影畸变均较小。根据此方法,对直径为1.45m的离轴非球面设计了比零位补偿器畸变小的CGH。检测实验显示:使用设计的CGH可检测非球面的全口径面形误差,验证了在CGH设计阶段考虑投影畸变的正确性与实用性,表明该方法可解决加工过程中零位补偿器由于投影畸变导致部分区域不能检测的问题。以CGH的检测结果为指导,目前该1.45m直径的离轴非球面加工精度已达0.374λPV,0.023λRMS。 展开更多

关键词 投影畸变 大口径离轴非球面 计算全息图 光学检测

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子孔径拼接技术在大口径高陡度非球面检测中的应用 被引量：8

14

作者 王孝坤 王丽辉 +3 位作者 郑立功 薛栋林 邓伟杰 张学军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1144-1148,共5页

为了能够精确地完成对大口径高陡度非球面在细磨和抛光过程中的测量,提出了一种将子孔径拼接技术和补偿技术相结合的检测方法。介绍了该方法的基本原理,建立了合理的数学模型,编制了拼接计算软件。利用该方法对一外形尺寸为400 mm×... 为了能够精确地完成对大口径高陡度非球面在细磨和抛光过程中的测量,提出了一种将子孔径拼接技术和补偿技术相结合的检测方法。介绍了该方法的基本原理,建立了合理的数学模型,编制了拼接计算软件。利用该方法对一外形尺寸为400 mm×300 mm的高次离轴非球面进行了测试,通过最小二乘法拟合消去各子孔径相对基准子孔径的调整误差以及整个系统的装调定位误差,得到了准确的全孔径面形分布。对实验精度和误差来源进行了分析,并将拼接面形与全孔径测量面形相对比,二者是一致的。 展开更多

关键词 非球面检验 子孔径拼接 零位补偿 最小二乘法拟合 相位分布

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重力对空间相机系统波像差影响的光机集成分析与验证 被引量：8

15

作者 董得义 李志来 +2 位作者 薛栋林 陈长征 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1917-1926,共10页

对空间离轴相机在重力载荷作用下的系统波像差变化进行了集成仿真分析,同时研究了分析结果的精度。介绍了集成仿真分析技术的基本流程和关键技术,对比分析了ZERNIKE多项式拟合法与形函数插值法两种面形畸变转换接口算法的优劣。介绍了... 对空间离轴相机在重力载荷作用下的系统波像差变化进行了集成仿真分析,同时研究了分析结果的精度。介绍了集成仿真分析技术的基本流程和关键技术,对比分析了ZERNIKE多项式拟合法与形函数插值法两种面形畸变转换接口算法的优劣。介绍了常用的两种形函数构造方法的基本原理,基于面积法构造形函数得到了光学元件面形畸变的接口文件。最后,在相机的光机结构装调完毕后,对系统波像差在重力载荷作用下的变化进行了测试。测试结果表明,该空间相机3个视场系统波像差的变化量分别为0.029 8λ(-1视场)、0.019 4λ(0视场)、0.052 3λ(+1视场),与分析结果基本吻合。3个视场分析结果的误差分别为0.002 4λ(-1视场)、-0.000 9λ(0视场)、0.007λ(+1视场,)均小于0.01λ,满足工程设计的要求,验证了集成仿真分析结果的准确性。此外,通过集成分析技术定量得到了不同影响因素对系统波像差的影响,基于此优化设计光机结构,改善了重力对空间相机3个视场系统波像差的影响。 展开更多

关键词 空间相机 波像差 光机集成分析 重力变形

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高衍射效率衍射望远镜系统的设计/加工及成像性能测试 被引量：7

16

作者 王若秋 张志宇 +3 位作者 国成立 薛栋林 张学军 刘华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期114-122,共9页

为提高衍射效率,设计并制作了口径为300mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率,实验结果表明:衍射物镜在波长632.... 为提高衍射效率,设计并制作了口径为300mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率,实验结果表明:衍射物镜在波长632.8nm处的衍射效率为66.4%,达到理论值的82%.搭建了衍射成像系统光路,分别采用10μm星点孔与分辨率板,测试了系统的成像性能.实验测得星点像直径为44μm,分辨率板的极限分辨率达到84lp/mm,接近该系统的理论计算值,表明该衍射成像系统具有较好的成像性能. 展开更多

关键词 光学设计 空间望远镜 衍射元件 衍射效率 成像性能

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磁流变抛光系统去除函数的原点位置标定 被引量：9

17

作者 郑立功 李龙响 +2 位作者 王孝坤 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期8-14,共7页

为了实现磁流变抛光的确定性加工,对磁流变抛光去除函数的原点位置进行了标定。分析了磁流变抛光去除函数的产生过程及其去除率分布。利用标准圆柱,建立了抛光轮最低点与数控加工中心测头的相对位置坐标变换关系,实现了光学元件在机床... 为了实现磁流变抛光的确定性加工,对磁流变抛光去除函数的原点位置进行了标定。分析了磁流变抛光去除函数的产生过程及其去除率分布。利用标准圆柱,建立了抛光轮最低点与数控加工中心测头的相对位置坐标变换关系,实现了光学元件在机床坐标系中的精确对准。通过在光学元件的特征点上进行去除函数实验测试,实现了抛光轮最低点对应的去除函数原点位置标定,对标定误差进行了分析。选择圆形平面光学元件,应用以金刚石颗粒为抛光粉的水基磁流液,对抛光轮直径为360mm的磁流变抛光系统进行去除函数原点标定,单次标定精度达到0.030mm。实验结果表明:本文提出的去除函数原点标定方法简单可靠,能够满足磁流变抛光技术的修形需求,可为磁流变抛光在光学制造中的应用提供有力支持。 展开更多

关键词 光学制造 磁流变抛光 去除函数 原点标定

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大口径非球面系统的共基准加工与检验 被引量：9

18

作者 王孝坤 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期743-748,共6页

针对大口径离轴非球面系统加工与装调的难点,提出了非球面光学系统共基准加工与检测的方法,对该方法的基本原理和实现过程进行了分析和研究。当光学系统的主镜和第三镜面形的RMS值优于λ/10(λ=632.8nm)时,对主镜和第三镜进行共基准装... 针对大口径离轴非球面系统加工与装调的难点,提出了非球面光学系统共基准加工与检测的方法,对该方法的基本原理和实现过程进行了分析和研究。当光学系统的主镜和第三镜面形的RMS值优于λ/10(λ=632.8nm)时,对主镜和第三镜进行共基准装调和测试,并进行背板一体化装嵌,然后利用离子束对其进行一体化共基准加工。结合工程实例,对一大口径非球面系统口径为724mm×247mm的非球面主镜和口径为632mm×205mm的第三镜进行了共基准加工与检测,最终利用离子束共基准一体化精抛光得到主镜和第三镜面形的RMS值分别为0.019λ和0.017λ,满足光学成像。 展开更多

关键词 光学加工 光学检测 非球面 三镜消像散系统 共基准 离子束加工

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大口径长条形反射镜组件自重变形的仿真与试验 被引量：4

19

作者 董得义 李志来 +3 位作者 薛栋林 张学军 樊延超 庞新源 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1424-1431,共8页

研究了空间光学遥感器的大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化,实验验证和定量分析了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法得到的仿真分析结果的精度。介绍了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法的基本原理,分别用这... 研究了空间光学遥感器的大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化,实验验证和定量分析了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法得到的仿真分析结果的精度。介绍了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法的基本原理,分别用这两种算法对大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化进行了仿真分析。根据误差合成原理,提出了依据翻转前后两个状态的面形检测结果计算镜面面形变化的方法;针对离轴反射镜在面形检测过程中存在离轴量与镜面像散互相补偿的现象,求解了离轴量变化量与镜面像散的关系。试验结果显示:Zernike多项式拟合法的计算精度为74.2%,而球面方程拟合法的计算精度为12.6%;对仿真分析结果的误差评价表明,采用有限元法得到的仿真分析结果的理论精度值为10%左右,与球面方程拟合方法的计算精度12.6%基本吻合。研究表明,由于Zernike多项式拟合法自身的局限性,不适合对长条形反射镜面形变化进行拟合,而球面方程拟合法的计算精度能够满足工程要求。 展开更多

关键词 空间光学遥感器 大口径反射镜 长条形反射镜 自重变形 仿真分析 Zernike多项式拟合 球面方程拟合

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大口径离轴凸非球面的加工和检测（英文） 被引量：4

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作者 郑立功 王孝坤 +4 位作者 薛栋林 李锐钢 张峰 张忠玉 张学军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1-6,共6页

将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大... 将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工,并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例,对一口径为292mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8nm). 展开更多

关键词 光学加工 光学检测 凸非球面 计算机控制光学表面成形 磁流变抛光 子孔径拼接

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