新型薄膜反射镜成型机理与实验研究

发布时间：2020-11-13 17:22

　　 薄膜反射镜技术是近年来随着空间光学应用不断发展,系统分辨率、轻量化设计等指标不断提高而提出的一种新型技术。传统反射面初始态为平面的薄膜反射镜,由于成型过程中面型偏差较大而极少被应用于成像系统。因此本文提出一种新型充气式薄膜反射镜,应用初始面型为抛物面的预成型薄膜作为反射面,降低成型所需充气压强,减小反射面成型形变,提高面型精度进而实现薄膜反射镜在成像系统中的应用。首先,根据薄膜反射镜工作原理,以弹性薄板理论为理论力学模型,分别对小挠度与发生大形变的情况,进行薄膜反射面受力成型过程的力学特性分析,并对挠度与力学参量的关系进行求解。同时针对初始状态为平面的薄膜,总结其充气后的面型偏差特性。其次,对预成型反射镜进行不同载荷下的面型分析与成像仿真验证。通过有限元分析软件ANSYS对预成型薄膜反射面在不同载荷情况下进行,通过非线性计算精确获取各节点位置位移变化。提取径向坐标拟合至ZEMAX中用于非球面镜设计的标准非球面方程中,进而可在光学设计软件中,对用于验证预成型反射镜成像能力的红外成像系统进行设计,并针对成像能力进行仿真验证。最终,根据成像仿真分析结果,搭建以预成型薄膜反射镜为主镜的红外成像光学系统,针对系统的成像能力设计并开展实景成像实验。外场实景拍摄验证系统在复杂环境中的工作状态,评判对具有复杂形状与纹理自然景象的细节还原能力,结果表明系统在8.5lp/mm处可达到清晰成像标准,满足设计要求。并对研究过程进行总结,分析实际操作中引起反射镜面型偏差的影响因素,最终为超轻量化、超大口径光学载荷的研究提供了理论依据和技术支持。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH74
【部分图文】：

射镜镜体制备的概念。图 1-1 说明了各种类型望远镜系数关系。充气式望远镜超轻型特点是显而易见的。火箭板质量可以减轻。随着材料科学领域技术的不断进步，膜等薄膜材料的成功研制，使得这一概念具有实现的可空间光学系统对超高分辨率与超轻型设计的要求而提高分子薄膜作为基底材料，使反射镜具有密度极低、可载空间等优势，为超大口径、超量化空间光学载荷的设案[1,2]。

图 1-2 NASA 第一个充气卫星 Echo代，一款椭圆形薄膜反射镜被 L.Garde 公司如图 1-3，其面型均方根误差精度达到 2m展了充气天线试验，其中主镜采用的为直径

充气式薄膜反射镜实验
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本文编号：2882434