快速反射鏡（Fast Steering Mirror,FSM）是安裝在光源與接收端之間,通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制反射鏡的偏轉(zhuǎn)調(diào)整光束傳播方向,起到穩(wěn)定光學(xué)系統(tǒng)視軸或者調(diào)解光束指向的作用,因此,FSM已成為空間激光通信中捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤（APT）系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。由于它具有高帶寬、高響應(yīng)速度和高控制精度等特點(diǎn),還被廣泛應(yīng)用于天文望遠(yuǎn)鏡、圖像穩(wěn)定和自適應(yīng)光學(xué)等領(lǐng)域。本文以某預(yù)研項(xiàng)目空間激光通信終端為應(yīng)用背景,根據(jù)項(xiàng)目需求,本文分別對(duì)采用柔性鉸鏈支撐的FSM和采用十字柔性軸承支撐的FSM進(jìn)行詳細(xì)研究。詳細(xì)研究?jī)?nèi)容分別敘述如下:1.詳細(xì)對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究不同類(lèi)型FSM的性能特點(diǎn)。根據(jù)某激光通信終端系統(tǒng)對(duì)FSM的指標(biāo)要求,分析FSM各組成部分與性能指標(biāo)之間的關(guān)系,確定系統(tǒng)指標(biāo)及設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)兩種采用不同支撐結(jié)構(gòu)的FSM,并且均采用音圈電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,利用QD組成位置檢測(cè)裝置。2.首先提出雙曲線直圓混合柔性鉸鏈,該型鉸鏈不僅具有雙曲線柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)范圍大的特點(diǎn),還具有直圓柔性鉸鏈回轉(zhuǎn)精度高的特點(diǎn)。為了便于該型柔性鉸鏈的優(yōu)化設(shè)計(jì),推導(dǎo)了其柔度計(jì)算公式,還分析了不同方向柔度與各參數(shù)之間的關(guān)系,有效縮短了雙曲線直圓... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 空間激光通信發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 快速反射鏡發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 論文研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第2章 快速反射鏡整體方案設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 FSM調(diào)節(jié)光束的原理及性能指標(biāo)的提出
        2.2.1 FSM調(diào)節(jié)光束的原理
        2.2.2 性能及指標(biāo)的提出
    2.3 總體設(shè)計(jì)方案
        2.3.1 驅(qū)動(dòng)元件類(lèi)型的確定
        2.3.2 支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或選擇
        2.3.3 位置檢測(cè)裝置的選擇及設(shè)計(jì)
        2.3.4 驅(qū)動(dòng)元件的排布方式
    2.4 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.4.1 采用柔性鉸鏈支撐的FSM整體模型設(shè)計(jì)
        2.4.2 采用十字柔性軸承支撐的FSM整體模型設(shè)計(jì)
    2.5 各部件材料的選擇
        2.5.1 工作鏡體材料的選擇
        2.5.2 支撐結(jié)構(gòu)的材料選擇
        2.5.3 基座材料的選擇
        2.5.4 FSM各部分質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算
    2.6 本章小結(jié)
第3章 支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 雙曲線直圓混合柔性鉸鏈柔度計(jì)算公式推導(dǎo)和仿真分析
        3.2.2 雙曲線直圓混合柔性鉸鏈性能分析
        3.2.3 雙曲線直圓混合柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.4 疲勞壽命仿真分析
    3.3 彈性軸承支撐的選擇
        3.3.1 各柔度計(jì)算式推導(dǎo)
        3.3.2 十字柔性軸承關(guān)鍵尺寸確定
        3.3.3 疲勞壽命仿真分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于四象限探測(cè)器的位置檢測(cè)裝置
    4.1 引言
    4.2 位置檢測(cè)裝置測(cè)量原理
        4.2.1 四象限探測(cè)器工作原理
        4.2.2 位置檢測(cè)裝置線性度分析
        4.2.3 位置檢測(cè)裝置數(shù)學(xué)模型建立
    4.3 測(cè)量范圍和線性度仿真分析
    4.4 測(cè)量范圍和線性度測(cè)試
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        4.4.2 測(cè)量范圍和線性度實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 快速反射鏡系統(tǒng)諧振頻率及動(dòng)力學(xué)仿真分析
    5.1 引言
    5.2 采用柔性鉸鏈的快速反射鏡動(dòng)力學(xué)建模與分析
        5.2.1 模態(tài)分析理論及仿真
        5.2.2 建立FSM一維運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型
        5.2.3 加入高階諧振的FSM動(dòng)力學(xué)模型
    5.3 采用十字柔性軸承的快速反射鏡動(dòng)力學(xué)建模與分析
        5.3.1 模態(tài)分析理論及仿真
        5.3.2 建立動(dòng)力學(xué)模型
    5.4 本章小結(jié)
第6章 快速反射鏡性能測(cè)試和實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 柔性支撐結(jié)構(gòu)柔度測(cè)試
        6.2.1 雙曲線直圓混合柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)柔度測(cè)試
        6.2.2 十字柔性軸承支撐柔度測(cè)試
    6.3 快速反射鏡實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)搭建
    6.4 快速反射鏡靜動(dòng)態(tài)性能測(cè)試
        6.4.1 采用柔性鉸鏈支撐快速反射鏡靜動(dòng)態(tài)性能測(cè)試
        6.4.2 采用十字柔性軸承支撐快速反射鏡靜動(dòng)態(tài)性能測(cè)試
        6.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 已完成工作總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]星間激光通信若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 焦仲科.中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所 2017
[3]基于橢圓弧柔性鉸鏈支撐的高性能快反鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 付錦江.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016
[4]星間激光通信終端及其實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 吳從均.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[5]高性能快速控制反射鏡研究[D]. 吳鑫.華中科技大學(xué) 2012
[6]衛(wèi)星激光通信終端系統(tǒng)捕獲瞄準(zhǔn)跟蹤技術(shù)研究[D]. 鄭燕紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[7]相干激光空間數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及其多階波前校正研究[D]. 幺周石.電子科技大學(xué) 2010
[8]快速控制反射鏡結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)特性的研究[D]. 王永輝.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]大氣湍流影響下衛(wèi)星光通信探測(cè)光斑分布與定位算法研究[D]. 左海成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3167831