大口径拼接薄膜望远镜拼接失调误差校正研究
发布时间：2021-12-17 19:32
增大望远镜的口径能提高望远镜的成像分辨率和集光能力。自1609年伽利略发明世界上首台望远镜诞生以来,不断增大望远镜的口径成为人们坚定不渝的追求。由于加工能力的限制,目前世界上能制造的最大的天基望远镜和地基望远镜口径分别为2.4米和8.4米。继续增大望远镜的口径成为人们进一步探索外太空需解决的重要问题。子孔径拼接技术一经提出便受到广泛关注。子孔径拼接技术无需考虑大口径主镜难以加工的问题,通过多块小口径子镜拼接组成更大口径的主镜。目前,国内外多台反射式拼接望远镜已投入应用。然而口径的增大使反射镜面密度大、面型公差紧的问题难以忽略。薄膜衍射元件面型公差宽松、体积小、质量轻,国内外已先后研制了以薄膜衍射元件作为主镜的望远镜系统。由于薄膜衍射元件目前能加工的极限口径仍达不到大口径望远镜所需量级,结合子孔径拼接技术的薄膜拼接望远镜是下一代大口径望远镜的主流。拼接失调误差是拼接过程中子镜偏离理想位置的误差。当拼接失调误差存在,各子镜焦点难以重合,焦平面相位难以保持一致,成像系统无法达到同等口径下单面镜的成像效果。因此拼接失调误差的校正是拼接镜投入应用需解决的关键问题。根据文献,拼接式反射镜失调误差的...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型拼接式望远镜（a）KECK望远镜（b）SALT望远镜（c）GTC望远镜
大口径拼接薄膜望远镜拼接失调误差校正研究4图1.2薄膜衍射元件。（a）菲涅尔波带片；（b）光子筛Fig.1.2Figureofthinfilmdiffractionelement.（a）FZP;（b）PS如图1.2（a）所示的菲涅尔波带片由变间距的同心圆环组成[17]。圆环的排布使得透过每个环带的光在焦点处相长叠加。菲涅尔波带片的物象关系满足透镜成像公式，因此菲涅尔波带片又称菲涅尔透镜。光子筛，如图1.2（b）所示，采用随机分布的圆孔代替菲涅尔波带片的圆环，通过控制圆孔的大小以达到光线在焦点处相长叠加的目的[18][19]。作为替代反射镜的新一代望远镜成像元件，薄膜衍射元件目前已在国内外被广泛地研究和应用。1998年，美国LLNL实验室开展的“眼镜”项目（Eyeglass）提出了衍射元件应用于望远镜的方案[20][21]，如图1.3（a）所示。2010年法国科林小组研制了口径为200mm的菲涅尔透镜，2011年美国LLNL实验室研制了口径为0.8m的衍射薄膜镜[22]。2015年美国空军学院研制了猎鹰卫星-7（FalconSat-7），该卫星搭载口径0.2米的光子筛[23]，如图1.3（b）所示。
第1章绪论5图1.3国外薄膜衍射望远镜主镜（a）“眼镜”项目（b）猎鹰计划Fig.1.3Mainmirrorofthinfilmdiffractiontelescopeabroad.（a）Eyeglass（b）FalconSat-7国内，2011年中国科学院光电技术研究所研制了口径为150mm的薄膜镜，如图1.4（a）所示。2014年中国科学院光电技术研究所研制了口径为400mm的薄膜望远镜[24]，如图1.4（b）所示。2016年北京空间机电研究所与中国科学技术大学国家同步辐射实验室联合研制了口径为400mm的薄膜衍射透镜[25]。2017年长春光机所研制出口径为300mm衍射成像系统[26]。此外，苏州大学、长春理工大学、四川大学等高校也开展了薄膜衍射成像系统的相关研究[27][28][29]。图1.4国内薄膜衍射望远镜主镜（a）150mm口径薄膜镜（b）400mm口径薄膜镜Fig.1.4ThinfilmdiffractiontelescopedevelopedbyChina（a）150mmdiameterfilmmirror（b）400mmdiameterfilmmirror
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波前梯度平方的自适应光学优化校正算法[J]. 文良华,黄琴英,徐勋前. 激光与光电子学进展. 2019(24)
[2]郭守敬望远镜主镜装卸机械手的液压系统设计与研究[J]. 左恒,姜方华,李国平. 液压与气动. 2018(08)
[3]大口径薄膜衍射主镜面形误差仿真分析[J]. 李韬杰,吴鹏,杨正,尹韶云,杜春雷,汪岳峰. 光子学报. 2018(02)
[4]詹姆斯·韦伯太空望远镜[J]. 苏光路. 科学24小时. 2017(11)
[5]微结构薄膜望远镜研究进展分析[J]. 杨伟,吴时彬,汪利华,范斌,罗先刚,杨虎. 光电工程. 2017(05)
[6]拼接误差对拼接镜成像质量的影响[J]. 李斌,唐金龙,于文豪,陈莫,鲜浩. 激光与光电子学进展. 2017(07)
[7]高衍射效率衍射望远镜系统的设计/加工及成像性能测试[J]. 王若秋,张志宇,国成立,薛栋林,张学军,刘华. 光子学报. 2017(03)
[8]用于太空望远镜的大口径薄膜菲涅尔衍射元件[J]. 张健,栗孟娟,阴刚华,焦建超,刘正坤,徐向东,付绍军. 光学精密工程. 2016(06)
[9]拼接菲涅耳透镜子镜失调误差分析[J]. 汪利华,吴时彬,杨伟,任戈. 光学学报. 2016(07)
[10]用于空间望远镜的膜光子筛[J]. 刘民哲,刘华,许文斌,王泰升,卢振武,鱼卫星. 光学精密工程. 2014(08)
博士论文
[1]大口径衍射望远镜光学系统设计理论研究[D]. 李飞.中国科学技术大学 2019
[2]相控望远镜阵列成像关键技术研究[D]. 谢宗良.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[3]多波前校正器解耦控制技术研究[D]. 刘文劲.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]多层衍射光学元件衍射效率的研究[D]. 杨亮亮.长春理工大学 2013
[5]波带片的设计及其衍射特性研究[D]. 张斌智.浙江大学 2010
硕士论文
[1]菲涅尔透镜拼接失调误差分析与仿真[D]. 苏金炎.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]二元微结构光学主镜拼接对准检测技术[D]. 周旭东.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]大口径平面微结构光子筛设计与成像特性研究[D]. 陈志峰.苏州大学 2010
[4]光学稀疏孔径成像系统原理与位相误差研究[D]. 丁驰竹.浙江大学 2008
[5]模拟退火算法的原理及算法在优化问题上的应用[D]. 庞峰.吉林大学 2006
本文编号：3540793
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型拼接式望远镜（a）KECK望远镜（b）SALT望远镜（c）GTC望远镜
大口径拼接薄膜望远镜拼接失调误差校正研究4图1.2薄膜衍射元件。（a）菲涅尔波带片；（b）光子筛Fig.1.2Figureofthinfilmdiffractionelement.（a）FZP;（b）PS如图1.2（a）所示的菲涅尔波带片由变间距的同心圆环组成[17]。圆环的排布使得透过每个环带的光在焦点处相长叠加。菲涅尔波带片的物象关系满足透镜成像公式，因此菲涅尔波带片又称菲涅尔透镜。光子筛，如图1.2（b）所示，采用随机分布的圆孔代替菲涅尔波带片的圆环，通过控制圆孔的大小以达到光线在焦点处相长叠加的目的[18][19]。作为替代反射镜的新一代望远镜成像元件，薄膜衍射元件目前已在国内外被广泛地研究和应用。1998年，美国LLNL实验室开展的“眼镜”项目（Eyeglass）提出了衍射元件应用于望远镜的方案[20][21]，如图1.3（a）所示。2010年法国科林小组研制了口径为200mm的菲涅尔透镜，2011年美国LLNL实验室研制了口径为0.8m的衍射薄膜镜[22]。2015年美国空军学院研制了猎鹰卫星-7（FalconSat-7），该卫星搭载口径0.2米的光子筛[23]，如图1.3（b）所示。
第1章绪论5图1.3国外薄膜衍射望远镜主镜（a）“眼镜”项目（b）猎鹰计划Fig.1.3Mainmirrorofthinfilmdiffractiontelescopeabroad.（a）Eyeglass（b）FalconSat-7国内，2011年中国科学院光电技术研究所研制了口径为150mm的薄膜镜，如图1.4（a）所示。2014年中国科学院光电技术研究所研制了口径为400mm的薄膜望远镜[24]，如图1.4（b）所示。2016年北京空间机电研究所与中国科学技术大学国家同步辐射实验室联合研制了口径为400mm的薄膜衍射透镜[25]。2017年长春光机所研制出口径为300mm衍射成像系统[26]。此外，苏州大学、长春理工大学、四川大学等高校也开展了薄膜衍射成像系统的相关研究[27][28][29]。图1.4国内薄膜衍射望远镜主镜（a）150mm口径薄膜镜（b）400mm口径薄膜镜Fig.1.4ThinfilmdiffractiontelescopedevelopedbyChina（a）150mmdiameterfilmmirror（b）400mmdiameterfilmmirror
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波前梯度平方的自适应光学优化校正算法[J]. 文良华,黄琴英,徐勋前. 激光与光电子学进展. 2019(24)
[2]郭守敬望远镜主镜装卸机械手的液压系统设计与研究[J]. 左恒,姜方华,李国平. 液压与气动. 2018(08)
[3]大口径薄膜衍射主镜面形误差仿真分析[J]. 李韬杰,吴鹏,杨正,尹韶云,杜春雷,汪岳峰. 光子学报. 2018(02)
[4]詹姆斯·韦伯太空望远镜[J]. 苏光路. 科学24小时. 2017(11)
[5]微结构薄膜望远镜研究进展分析[J]. 杨伟,吴时彬,汪利华,范斌,罗先刚,杨虎. 光电工程. 2017(05)
[6]拼接误差对拼接镜成像质量的影响[J]. 李斌,唐金龙,于文豪,陈莫,鲜浩. 激光与光电子学进展. 2017(07)
[7]高衍射效率衍射望远镜系统的设计/加工及成像性能测试[J]. 王若秋,张志宇,国成立,薛栋林,张学军,刘华. 光子学报. 2017(03)
[8]用于太空望远镜的大口径薄膜菲涅尔衍射元件[J]. 张健,栗孟娟,阴刚华,焦建超,刘正坤,徐向东,付绍军. 光学精密工程. 2016(06)
[9]拼接菲涅耳透镜子镜失调误差分析[J]. 汪利华,吴时彬,杨伟,任戈. 光学学报. 2016(07)
[10]用于空间望远镜的膜光子筛[J]. 刘民哲,刘华,许文斌,王泰升,卢振武,鱼卫星. 光学精密工程. 2014(08)
博士论文
[1]大口径衍射望远镜光学系统设计理论研究[D]. 李飞.中国科学技术大学 2019
[2]相控望远镜阵列成像关键技术研究[D]. 谢宗良.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[3]多波前校正器解耦控制技术研究[D]. 刘文劲.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]多层衍射光学元件衍射效率的研究[D]. 杨亮亮.长春理工大学 2013
[5]波带片的设计及其衍射特性研究[D]. 张斌智.浙江大学 2010
硕士论文
[1]菲涅尔透镜拼接失调误差分析与仿真[D]. 苏金炎.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]二元微结构光学主镜拼接对准检测技术[D]. 周旭东.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]大口径平面微结构光子筛设计与成像特性研究[D]. 陈志峰.苏州大学 2010
[4]光学稀疏孔径成像系统原理与位相误差研究[D]. 丁驰竹.浙江大学 2008
[5]模拟退火算法的原理及算法在优化问题上的应用[D]. 庞峰.吉林大学 2006
本文编号：3540793
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