子孔徑拼接成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及裝調(diào)方法的研究.pdf

1、自上世紀(jì)80年代起，太空科技的發(fā)展可謂日新月異。在人類對外太空的探索取得極大進(jìn)步的同時，也對空間科學(xué)技術(shù)，特別是空間光學(xué)技術(shù)提出了新的要求。
　　為了適應(yīng)現(xiàn)代天文觀測和戰(zhàn)爭的要求，相比于傳統(tǒng)的單個主鏡的光學(xué)系統(tǒng)，下一代太空望遠(yuǎn)鏡須口徑更大、重量更輕、成像質(zhì)量更高且可折疊。
　　傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)角分辨率受工作波長和光學(xué)系統(tǒng)入瞳孔徑的限制。在工作波長確定的前提下，如果需提高系統(tǒng)的角分辨率，則只能增加系統(tǒng)入瞳孔徑。而大型和超大型光

2、學(xué)系統(tǒng)的研制，又受到諸如光學(xué)材料、加工、制造成本和運載能力等條件的制約，現(xiàn)有的技術(shù)還無法達(dá)到。利用子孔徑拼接技術(shù)可以使大型和超大型光學(xué)系統(tǒng)分散加工、組合裝調(diào)。這樣，光學(xué)系統(tǒng)的加工就不受系統(tǒng)口徑條件的限制，從而增大系統(tǒng)口徑，達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率的目的。
　　本文研究了子孔徑拼接成像光學(xué)系統(tǒng)原理樣機(jī)的設(shè)計、加工、裝調(diào)以及檢測中的關(guān)鍵技術(shù)，主要做了以下研究工作：
　　闡述了子孔徑拼接光學(xué)系統(tǒng)的成像特點，并對系統(tǒng)目視分辨率和CCD成像

3、分辨率進(jìn)行了理論上的計算。
　　應(yīng)用動態(tài)光學(xué)理論中等效節(jié)點的概念，對子孔徑拼接成像系統(tǒng)的裝調(diào)公差進(jìn)行了分析。分析表明，邊緣子鏡允許的最大垂軸位移誤差為0.003mm，軸向位移誤差0.02mm，傾斜公差1.15μrad。從分析結(jié)果可以看出，邊緣子鏡的允許誤差很小，給裝調(diào)帶來很大的難度。這也是子孔徑拼接系統(tǒng)的難點所在。
　　設(shè)計了子孔徑拼接成像系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。從中心主鏡的固定結(jié)構(gòu)、邊緣子鏡的固定調(diào)整結(jié)構(gòu)、次鏡的固定調(diào)整結(jié)構(gòu)、補償

4、鏡結(jié)構(gòu)，并對拼接主鏡進(jìn)行了有限元分析。
　　對系統(tǒng)的雜散光進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了系統(tǒng)消雜光光闌。進(jìn)而完成了子孔徑拼接成像系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　在對光學(xué)系統(tǒng)特點分析的基礎(chǔ)上，提出了子孔徑拼接成像光學(xué)系統(tǒng)以中心主鏡為基準(zhǔn)，裝調(diào)與檢測邊緣子鏡同心度的方案：采用自準(zhǔn)直光學(xué)元件的自準(zhǔn)直光路，對邊緣子鏡與中心主鏡的同心度進(jìn)行裝調(diào)，解決了大口徑拼接成像光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)的難題。
　　在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，完成了子孔徑拼接成像光