發(fā)布時間：2020-11-05 18:51

　　 隨著空間光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展與突破,對光學(xué)系統(tǒng)的性能技術(shù)指標(biāo)提出了更高的要求,包括激光準(zhǔn)直系統(tǒng)在內(nèi)的空間光學(xué)系統(tǒng)朝著長焦距、大口徑、多光譜、結(jié)構(gòu)緊湊等方向發(fā)展。激光準(zhǔn)直系統(tǒng)無論是在空間探索領(lǐng)域還是在實驗生產(chǎn)方面都有重要的應(yīng)用。本文通過對技術(shù)指標(biāo)為口徑400mm、焦距8000mm、激光光源波長為633nm和1319nm的大口徑雙波長激光準(zhǔn)直系統(tǒng)進行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、光學(xué)元件的研制以及激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的裝調(diào)等方面展開研究。大口徑激光準(zhǔn)直系統(tǒng)由激光光源和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)等兩部分組成。根據(jù)激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù),采用離軸卡塞格林結(jié)構(gòu)形式設(shè)計。根據(jù)兩鏡系統(tǒng)消色差條件計算出初始結(jié)構(gòu),利用ZEMAX軟件優(yōu)化后得到設(shè)計結(jié)果,并對像質(zhì)進行分析,結(jié)果顯示系統(tǒng)像質(zhì)滿足設(shè)計指標(biāo)。同時為了保證兩種波長的激光光源在同一點輸出,設(shè)計了雙波長耦合鏡頭,分別把雙波長激光耦合進二合一合束器,測得雙波長激光的出口功率滿足系統(tǒng)光源設(shè)計要求。介紹了大口徑激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的光學(xué)元件的加工方法,采用自準(zhǔn)直法檢測離軸拋物面主鏡以及采用無像差點的離軸Hiddle球法檢測離軸雙曲面次鏡,結(jié)合干涉儀測得各個鏡面的面型完全滿足單次光學(xué)系統(tǒng)誤差RMS≤λ/5的設(shè)計要求。依次對大口徑激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的主鏡和次鏡進行安裝與調(diào)試,利用4D干涉儀配合一面標(biāo)準(zhǔn)平面鏡,測得準(zhǔn)直系統(tǒng)像質(zhì)滿足設(shè)計指標(biāo)要求。本文采用透鏡耦合的方法實現(xiàn)雙波長激光共焦,激光輸出更加穩(wěn)定、高效;采用離軸卡塞格林結(jié)構(gòu)系統(tǒng),以光學(xué)系統(tǒng)焦點作為光源的輸入點,激光經(jīng)系統(tǒng)準(zhǔn)直后輸出。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH744.5
【部分圖文】：

圖 1. 1 50 米變焦真空準(zhǔn)直系統(tǒng)實物圖Fig 1.1 50m zoom vacuum collimation system physical map外大口徑準(zhǔn)直系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 世紀 80 年代以來，航空航天事業(yè)在許多國家都得到蓬勃的發(fā)展，相相機和太空望遠鏡的檢測工作也得以發(fā)展，設(shè)計的準(zhǔn)直系統(tǒng)是為了相匹配光學(xué)系統(tǒng)。例如美國噴氣實驗室為了檢測 SIRTF 并設(shè)計建造ASA為了裝配和檢測SOFIA研制了口徑大于2.5m的施密特卡塞格爾航空技術(shù)有限公司設(shè)計并實現(xiàn)的 UCA 系統(tǒng)；洛克希德·馬丁太空了 LOTIS 系統(tǒng)，其目的是為了檢測 EO 衛(wèi)星；彼得堡光學(xué)研究中心空間望遠鏡的狀態(tài)而興建了 Vertical 檢測系統(tǒng)；歐洲航天局為檢測 X建造的 FOCAL-X 系統(tǒng)；韓國制造的 0.9m 口徑的 KRISS 系統(tǒng)等都代徑準(zhǔn)直系統(tǒng)發(fā)展的最高水平，下面簡要介紹幾個著名準(zhǔn)直系統(tǒng)[10]�？讼５�·馬丁公司的 LOTIS 系統(tǒng)[11]克希德·馬丁太空系統(tǒng)公司為了檢測和驗證其他光學(xué)系統(tǒng)而設(shè)計的

Fig 1.2 3D structure diagram of the collimation systemOTIS 系統(tǒng)核心是一臺口徑為 6.5 米、F/15 的平行光管，該平行光管Fig 1.3 Physical map of the LOTIS collimation system圖 1. 2 LOTIS 準(zhǔn)直系統(tǒng)的 3D 結(jié)構(gòu)圖圖 1. 3 LOTIS 準(zhǔn)直系統(tǒng)的實物圖

4TIS 系統(tǒng)核心是一臺口徑為 6.5 米、F/15 的平行光管，該平行光管式，檢測口徑的范圍為 0-6m，工作波長從 0.4μm 到 5μm，系統(tǒng)0.75mrad，此時系統(tǒng)的波前 RMS 值優(yōu)于 85nm，為了拓展系統(tǒng)的最統(tǒng)焦面之前添加一塊校正鏡，視場最高擴大到±3.2mrad。系統(tǒng)次鏡其他檢測設(shè)備等因素造成遮攔系統(tǒng)比例為 12％，這對系統(tǒng)成像質(zhì)量。為了檢測不同口徑時系統(tǒng)的像質(zhì)，可由系統(tǒng)配有的波前傳感與控鏡的面型，以獲得更好的準(zhǔn)直效果。LOTIS 系統(tǒng)不同口徑時檢測出果如表 1.1 所示[10]。Fig 1.3 Physical map of the LOTIS collimation system圖 1. 3 LOTIS 準(zhǔn)直系統(tǒng)的實物圖
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本文編號：2872040