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利用相位差异法检测镜面面形 被引量:4
1
作者 马鑫雪 王建立 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期975-981,共7页
为了验证相位差异波前检测器演示系统利用自带光源独立完成波前检测任务的能力,搭建了基于相位差异法检测镜面面形的实验平台。测试时在焦面和离焦面上同时采集短曝光图像,在已知离焦量的前提下解算出波前相位分布并恢复出目标,从而实... 为了验证相位差异波前检测器演示系统利用自带光源独立完成波前检测任务的能力,搭建了基于相位差异法检测镜面面形的实验平台。测试时在焦面和离焦面上同时采集短曝光图像,在已知离焦量的前提下解算出波前相位分布并恢复出目标,从而实现对大镜面像差的估计。为了进一步验证相位差异测量方法的准确性,对相位差异法与高精度的ZYGO干涉仪得到的测量结果进行了比较分析。实验结果表明:两种方法获得的面形误差分布及误差的峰谷值(PV)和均方根值(RMS)一致性很好,而波前RMS的测量精度达到了2.83/1 000λ。得到的结果表明提出的相位差异法能有效地检测出镜面的像差,且准确性很好。 展开更多
关键词 镜面面形 检测 相位差异法 泽尔尼克多项式 像差
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空间相机反射镜镜面面形处理 被引量:5
2
作者 田富湘 何欣 +1 位作者 张凯 王忠善 《光学仪器》 2012年第6期5-9,共5页
镜面面形误差是空间相机反射镜的重要指标之一,对空间相机反射镜结构的设计及优化具有重要的指导意义。为分析空间相机反射镜在各种工况下的面形误差情况,以球面镜为例,对镜面面形误差的计算方法进行了研究。采用三种不同的球面拟合方... 镜面面形误差是空间相机反射镜的重要指标之一,对空间相机反射镜结构的设计及优化具有重要的指导意义。为分析空间相机反射镜在各种工况下的面形误差情况,以球面镜为例,对镜面面形误差的计算方法进行了研究。采用三种不同的球面拟合方法对变形后的反射镜镜面进行球面拟合,并计算得变形后反射镜镜面面形误差的RMS值和PV值。最后,通过计算实例对三种面形误差计算方法进行了比较,结果表明三种计算方法精度均满足空间相机反射镜镜面面形误差计算精度要求(优于1nm),综合考虑计算精度及效率,高斯-牛顿法为最佳计算方法。 展开更多
关键词 镜面面形误差 拟合 法方程法 牛顿法 高斯-牛顿法
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螺钉防松胶对反射镜面形影响的研究与试验 被引量:1
3
作者 樊延超 柴方茂 +2 位作者 李志来 董得义 徐宏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第5期392-397,共6页
反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响。以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的... 反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响。以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的工作机理、采用防松粘接剂情况下的实际紧固力矩计算、对反射镜镜面的影响等方面进行了分析计算,并进行了试验验证。分析及试验结果表明,不同的螺钉防松胶对拧紧力矩、预紧力及反射镜面形造成较大的影响,其中,与不使用防松胶相比,硅橡胶(GD-414)和厌氧胶(J-222)对镜面面形的影响分别增加了31.9%和74%。在使用螺钉防松胶进行防松处理时,应根据不同防松胶的具体特性,调整螺钉拧紧力矩,在联接环节具有较高可靠性的同时,降低其对反射镜面形的影响。 展开更多
关键词 螺钉防松胶 空间相机 反射镜组件 镜面面形 拧紧力矩 预紧力
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Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真 被引量:39
4
作者 杨佳文 黄巧林 韩友民 《航天返回与遥感》 2010年第5期49-55,共7页
光学镜面在重力的作用下,会产生镜面变形,这种变形包括刚体位移和表面变形,将对光学系统的成像品质产生不同的影响。文章通过Matlab软件,对有限元分析后的数据进行处理,用Zernike多项式精确拟合变形后的镜面面形,并在Matlab中绘出镜面... 光学镜面在重力的作用下,会产生镜面变形,这种变形包括刚体位移和表面变形,将对光学系统的成像品质产生不同的影响。文章通过Matlab软件,对有限元分析后的数据进行处理,用Zernike多项式精确拟合变形后的镜面面形,并在Matlab中绘出镜面面形云图,最后计算出表面变形的表面变形均方根和表面变形最大值与最小值之差。实例计算表明,该方法能将镜面变形的刚体位移和表面变形分离,适合于光学自由曲面的镜面面形精度分析。 展开更多
关键词 镜面面形 泽尼克多项式 拟合 光学遥感器
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大镜面在位检测中的相位恢复技术研究 被引量:3
5
作者 李圣怡 胡晓军 吴宇列 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期365-370,共6页
为了满足大型光学镜面加工对在位检测的需求,探索了一种应用相位恢复技术的新型镜面测量方法.构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并实现了与此系统相适应的相位恢复算法,此测量系统结构简单且不易受环境振动影响.在此系统基础上,详... 为了满足大型光学镜面加工对在位检测的需求,探索了一种应用相位恢复技术的新型镜面测量方法.构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并实现了与此系统相适应的相位恢复算法,此测量系统结构简单且不易受环境振动影响.在此系统基础上,详细分析了各种误差因素以及系统测量准确度和测量范围,并针对在位检测的特点和要求,研究了此方法在应用中的可靠性.对一面口径430mm的球面反射镜进行了分平台在位测量实验.实验中分析了不同测量参量对测量结果的影响.相位恢复测量与干涉测量结果对比较为吻合.理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测准确度满足光学镜面研抛加工要求. 展开更多
关键词 应用光学 相位恢复 镜面面形测量 在位检测
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大型镜面大误差范围相位恢复在位测量研究 被引量:2
6
作者 胡晓军 赵锦瑾 《计量与测试技术》 2011年第1期22-24,共3页
研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误... 研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误差检测的相位恢复算法。分析了各种误差因素以及系统测量精度以及测量范围。对一面口径150mm球面反射镜进行了在位测量实验。相位恢复测量与干涉测量结果一致。理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测范围和相对精度满足加工要求,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 应用光学 相位恢复 镜面面形测量 在位检测
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圆形反射镜无隙支撑方法的应用 被引量:5
7
作者 沙巍 张星祥 +2 位作者 陈长征 许艳军 任建岳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2199-2205,共7页
针对空间光学遥感器圆形反射镜在安装过程中会由于采用间隙配合胶接方法在温度变化时产生非对称应力从而引起非对称像差(主要表现为像散),以及使用的胶层为非线性材料使反射镜面形变化不可逆从而降低结构可靠性等问题,提出了基于过盈配... 针对空间光学遥感器圆形反射镜在安装过程中会由于采用间隙配合胶接方法在温度变化时产生非对称应力从而引起非对称像差(主要表现为像散),以及使用的胶层为非线性材料使反射镜面形变化不可逆从而降低结构可靠性等问题,提出了基于过盈配合的无隙支撑方法。该方法依据最小势能原理,使用柔性块以过盈配合的方式固定反射镜。采取线性搜索方法分析得到了适当的过盈量(0.03 mm),利用有限元方法模拟实际工况,得到镜面面形变化情况。对反射镜组件进行温度循环试验,并利用干涉仪对反射镜进行检测。试验显示,温度变化±4℃时,镜面面形RMS值最大为0.018λ,符合设计要求(RMS值≤0.02λ),干涉图表明反射镜受力均匀、无像散;在温度循环试验中,反射镜面形变化可逆。这些结果表明,对于圆反射镜,采用无隙支撑方法能够很好地解决温度变化对镜面面形的不利影响。 展开更多
关键词 空间光学遥感器 反射镜 无隙支撑 过盈配合 镜面面形
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中小型圆形反射镜检测支撑优化 被引量:1
8
作者 沙巍 张星祥 +3 位作者 陈长征 许艳军 李新娥 任建岳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1520-1526,共7页
为了优化中小型圆形反射镜在加工、镀膜、装调等阶段的检测中所需的支撑结构,以V型块支撑工作原理设计了支撑位置及支撑点夹角均可调整的分体式支撑。利用有限元方法得到TMA系统中Φ136 mm非球面次镜面形随支撑点夹角的变化趋势,并根据... 为了优化中小型圆形反射镜在加工、镀膜、装调等阶段的检测中所需的支撑结构,以V型块支撑工作原理设计了支撑位置及支撑点夹角均可调整的分体式支撑。利用有限元方法得到TMA系统中Φ136 mm非球面次镜面形随支撑点夹角的变化趋势,并根据趋势曲线,确定支撑点夹角为100°状态下,分体式支撑结构引起的镜面面形变化最小(RMS=0.57nm)。利用干涉仪结合补偿器的检测方式,对分体式支撑在不同的支撑点夹角下的镜面面形进行检测。所得结果与有限元方法得到的镜面面形随支撑点夹角变化趋势与试验结果相符,且在100°时分体式支撑引起的镜面面形变化(RMS=0.015 wave)明显优于其他角度。再以不同的镜坯材料及反射镜直径尺寸进行仿真对比,结果表明:镜面面形随支撑点夹角的变化趋势与反射镜材料和尺寸无关,趋势曲线幅值随材料弹性模量和反射镜直径改变而变化。优化得到的分体式支撑对于中小型圆反射镜具有广泛适用性。 展开更多
关键词 中小型圆反射镜 分体式支撑 镜面面形 检测
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基于微变形反射镜的TEM_(00)模式控制 被引量:1
9
作者 王磊 陈海清 任温馨 《光学与光电技术》 2007年第2期16-18,共3页
分析了连续面形薄膜微变形反射镜的结构,提出了一种简化的变形镜球面分析模型,用该模型分析含有变形镜的谐振腔,导出了TEM00模式强度与曲率半径的严格表达式,并使用Mat-lab软件对其进行了仿真分析。结果表明增大变形镜的曲率半径能够增... 分析了连续面形薄膜微变形反射镜的结构,提出了一种简化的变形镜球面分析模型,用该模型分析含有变形镜的谐振腔,导出了TEM00模式强度与曲率半径的严格表达式,并使用Mat-lab软件对其进行了仿真分析。结果表明增大变形镜的曲率半径能够增大TEM00模式的输出强度。搭建含有变形镜谐振腔的实验光路系统来控制TEM00模式输出,观测到类似的输出变化。 展开更多
关键词 微变反射镜 模式控制 镜面面形
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斜入射法检测平面反射镜的面形误差 被引量:9
10
作者 马春桃 罗红心 +1 位作者 王劼 宋丽 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第7期85-90,共6页
为实现用小口径面形干涉仪完成对大口径光学镜面面形的检测,发展了斜入射检测方法,增大投射到待测镜上光斑的尺寸,从而增大干涉仪检测的镜面口径范围。推导了斜入射法检测平面反射镜面形的公式,并考虑了此方法可能引入的误差。对尺寸为1... 为实现用小口径面形干涉仪完成对大口径光学镜面面形的检测,发展了斜入射检测方法,增大投射到待测镜上光斑的尺寸,从而增大干涉仪检测的镜面口径范围。推导了斜入射法检测平面反射镜面形的公式,并考虑了此方法可能引入的误差。对尺寸为124 mm×42 mm的平面反射镜分别在垂直和不同斜入射角条件下进行了测量,垂直入射时测得镜子工作表面面形起伏高度均方根(RMS)和峰谷(PV)值分别为16.3 nm和67.8 nm,斜入射时测得镜子工作表面的面形起伏高度RMS和PV值分别为16.8 nm和68.7 nm,相对误差分别为3%和0.9%,可以满足第三代同步辐射光束线的要求。 展开更多
关键词 测量 镜面面形 斜入射法 ZYGO干涉仪 斜率误差
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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪主镜热特性分析
11
作者 徐明明 曾议 +4 位作者 刘文清 司福祺 江宇 薛辉 陈素娟 《红外技术》 CSCD 北大核心 2013年第8期472-475,共4页
空间环境温度的变化对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光学系统成像质量的影响很大。以主镜组件为例,利用有限元方法对不同的温度分布形式,即均匀温度场及3个方向温度梯度对主镜面形的影响进行了分析。通过对不同温度分布下主镜表面各... 空间环境温度的变化对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光学系统成像质量的影响很大。以主镜组件为例,利用有限元方法对不同的温度分布形式,即均匀温度场及3个方向温度梯度对主镜面形的影响进行了分析。通过对不同温度分布下主镜表面各点的变形量进行标准球面拟合,得到了面形RMS值的变化规律,通过对比主镜面形公差的设计要求,确定了主镜正常工作所需的控温范围。其中均匀温度场的温度变化量需≤2℃,由于主镜对Z向温度梯度分布相对X向和Y向更敏感,因此对热控提出了Z向的温度梯度要求,而无需对X向和Y向温度梯度进行控制。 展开更多
关键词 光谱仪主镜 温度梯度 镜面面形 热控 有限元法
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基于衍射图像的大型光学镜面在位检测
12
作者 胡晓军 李圣怡 吴宇列 《航空精密制造技术》 2007年第5期18-22,共5页
介绍了相位恢复测量系统的软硬件实现原理。构建了由CCD移动平台等硬件装置和基于GS迭代算法的软件程序组成的实验平台。并对一面口径500mm的球面反射镜进行了在位加工环境下的测量实验。测试结果与干涉测量相比较表明测量数据准确,精... 介绍了相位恢复测量系统的软硬件实现原理。构建了由CCD移动平台等硬件装置和基于GS迭代算法的软件程序组成的实验平台。并对一面口径500mm的球面反射镜进行了在位加工环境下的测量实验。测试结果与干涉测量相比较表明测量数据准确,精度满足光学镜面研抛加工要求。 展开更多
关键词 镜面面形测量 衍射图像 相位恢复 在位检测
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大口径轻质主镜热特性分析 被引量:7
13
作者 何宴 王继红 彭起 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期63-69,共7页
为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响,对大口径轻质主镜建立了三维模型,利用有限元软件patran/nastran 对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布,径向温差,轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影... 为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响,对大口径轻质主镜建立了三维模型,利用有限元软件patran/nastran 对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布,径向温差,轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影响。结果表明:在径向温差,轴向温差和外界温度变化情况下,主镜面形均受到很大的影响,且面形PV值和均方根值RMS随着温度梯度的增大,呈线性增加的趋势;环境温度在15℃到25℃以正弦规律变化时,在2.8 m主镜内部产生的温度梯度导致的镜面变形的PV值和RMS值波动范围为100-500 nm和25-150 nm;均匀温度分布对主镜面形的影响相对较小。 展开更多
关键词 轻质主镜 热分析 镜面面形 有限元分析
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空间相机主反射镜的拓扑优化设计 被引量:8
14
作者 刘秀敏 何斌 +3 位作者 沙巍 张星祥 孙斌 任建岳 《中国光学与应用光学》 2010年第3期239-244,共6页
为满足空间反射镜高面形精度、高轻量化率的要求,在外径700 mm圆反射镜的设计过程中引入拓扑优化方法,依据变密度法建立了SIMP模型。在反射镜光轴方向重力工况下,以结构整体柔度为设计约束,最小体积为设计目标进行迭代,优化设计出了RMS... 为满足空间反射镜高面形精度、高轻量化率的要求,在外径700 mm圆反射镜的设计过程中引入拓扑优化方法,依据变密度法建立了SIMP模型。在反射镜光轴方向重力工况下,以结构整体柔度为设计约束,最小体积为设计目标进行迭代,优化设计出了RMS值为8.89 nm,轻量化率达82%的反射镜模型。在同等质量下,基于传统的三角形轻量化孔结构设计出的反射镜模型RMS值为11.75 nm,轻量化率为65%。在径向重力工况下,拓扑优化结构也能满足面形要求。计算结果表明,拓扑优化的轻量化形式在面形和轻量化率上都优于传统形式。 展开更多
关键词 空间反射镜 拓扑优化 镜面面形
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Novel high magnification zoom laser beam expander 被引量:2
15
作者 GAO Hong-yun FU Ru-lian ZHUO Ran-ran 《Optoelectronics Letters》 EI 2006年第6期436-438,共3页
A novel high magnification zoom laser beam expander is proposed originally. The zoom part and fixed part of the beam expander both adopt spherical lens and the compensation part comprising a spherical surface and an a... A novel high magnification zoom laser beam expander is proposed originally. The zoom part and fixed part of the beam expander both adopt spherical lens and the compensation part comprising a spherical surface and an aspherical surface. The structure parameters were given by using geometry optics.The zoom characteristic and image quality were also analyzed.The results show that the magnification of the beam expander can be adjusted continuously from 3 to 20. Compared with other congener spherical zoom system,the beam expander has the advantages of high magnification,compact structure,high beam quality and high transmission efficiency.The novel expander can be used in many fields effectively. 展开更多
关键词 激光束扩展器 透镜 非球 结构参量
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Scorpion back inspiring sand-resistant surfaces 被引量:1
16
作者 张俊秋 韩志武 +3 位作者 马荣峰 尹维 吕尤 任露泉 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第4期877-888,共12页
A new approach which adopted the idea of coupling bionics to improve erosion resistance was presented, by taking the desert scorpion as the research object. The anti-erosion characteristic rules and mechanism of deser... A new approach which adopted the idea of coupling bionics to improve erosion resistance was presented, by taking the desert scorpion as the research object. The anti-erosion characteristic rules and mechanism of desert scorpion's surface under the dynamics effect of gas/solid mixed media were researched, especially the comprehensive influence mechanism of surface morphology, microstructure, creature flexibility and many other factors was studied. Simulation by CFD software was applied to predict the relative erosion severity. Samples with the coupled bionic configurations and flexibility were produced. Experiment optimum design theory was employed to design experiment scheme. Silica sand of particle size of 105-830 ~tm was used as the erodent. The erosion tests were carried out to validate the simulation results obtained. It is shown that the predicted results are in agreement with those obtained from the experiment. And contrast tests were carried out at the best and worst test points of erosion resistance for four samples. Contrast tests show that the erosion resistance trend occurs in such order with the best erosion resistance as coupling sample, groove, smooth and flexibility, and smooth, and the increasing rate of erosion resistances in sequence of 12.08%, 8.87%, 6.03% in the best test point. But in the poorest point, the increasing rate of erosion resistance is in sequence of 15.64%, 9.53%, 6.59%. The morphologies of eroded surface were examined by the scanning electron microscope, and the possible wear mechanism was discussed. 展开更多
关键词 desert scorpion erosion resistance coupling bionics FLUENT experiment optimum design
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30m望远镜三镜系统运动学接口设计及分析 被引量:3
17
作者 赵宏超 张景旭 +1 位作者 杨飞 郭鹏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期128-135,共8页
光学系统中,为防止像差的引入造成成像质量下降,光学元件的准直与间距必须严格保证。所以,在光学仪器接口设计过程中,提高接口的重复性定位能力和降低接口的接触应力水平是非常重要的。在30 m望远镜(TMT)三镜系统设计过程中,三镜作为Rit... 光学系统中,为防止像差的引入造成成像质量下降,光学元件的准直与间距必须严格保证。所以,在光学仪器接口设计过程中,提高接口的重复性定位能力和降低接口的接触应力水平是非常重要的。在30 m望远镜(TMT)三镜系统设计过程中,三镜作为Ritchey-Chirtien(R-C)式光学系统中重要的光学元件,需严格保证其位置和姿态。三镜系统寿命周期中,由于清洗、镀膜的要求,需要多次拆装,为保证装配精度,需设计了一套定位用运动学接口。从运动学定位原理出发,使用赫兹接触理论以及IBM磨损理论对运动学接口进行了相应校核,并分析了影响运动学接口重复性定位精度的相应误差源,使用蒙特卡罗方法进行了相应仿真。另外,以三镜面形作为评指标,使用Ansys软件模拟了运动学接口,研究了接口参数对于三镜面形的影响。分析结果显示,在现有的设计及精度下,接口的接触应力水平满足使用要求,三个方向的重复性定位精度以及支撑效果能够达到设计指标。 展开更多
关键词 光学设计 运动学定位 有限元法 重复性定位精度 镜面面形
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