大口徑高諧振頻率壓電快速傾斜鏡(Piezoelectric fast steering mirror,PFSM)在成為快速傾斜鏡(Fast steering mirror,FSM)的重要發(fā)展方向時,面臨一些亟待解決的技術(shù)難題。譬如隨著通光口徑和諧振頻率的提高,PFSM底座輸出的反作用力會與光學(xué)平臺有效光學(xué)元件形成耦合動態(tài)干擾,限制自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光束穩(wěn)定精度和傾斜像差校正能力。論文從傳統(tǒng)四點驅(qū)動布局PFSM的工作原理出發(fā),提出了PFSM反作用力特性分析的機(jī)械-壓電耦合模型,并結(jié)合逆壓電效應(yīng)和機(jī)械動力學(xué)平衡關(guān)系,建立了PFSM動態(tài)反作用力的耦合數(shù)理方程。論文分析了PFSM反作用力的產(chǎn)生機(jī)理,設(shè)計出基于牛頓第三定律的PFSM反作用力補(bǔ)償系統(tǒng),建立了PFSM反作用力完全補(bǔ)償消除的動態(tài)平衡條件。為厘清大口徑PFSM反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)的研究思路,論文以PFSM反作用力動態(tài)特性分析到反作用力補(bǔ)償實驗測試研究為主線,從單PFSM分析到配備反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)PFSM研制的逐步深入方式,從以下幾個方面展開研究工作。論文首先開展了大口徑PFSM輸出反作用力對光學(xué)平臺有效元件的動態(tài)耦合干擾研究,為大口徑PFSM...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)及工作原理
        1.2.1 波前校正器
        1.2.2 波前像差
    1.3 大口徑快速傾斜鏡的研究發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 快速傾斜鏡反作用力分析及補(bǔ)償技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.5 大口徑PFSM反作用力補(bǔ)償面臨的技術(shù)難題
    1.6 課題研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
第2章 大口徑PFSM反作用力產(chǎn)生機(jī)理及耦合干擾研究
    2.1 大口徑PFSM基本組成
        2.1.1 PFSM反射鏡
        2.1.2 壓電陶瓷驅(qū)動器
        2.1.3 柔性支撐鉸鏈
        2.1.4 PFSM基座
    2.2 PFSM波前畸變校正原理和動力學(xué)模型
        2.2.1 PFSM波前整體傾斜校正原理
        2.2.2 PFSM光束穩(wěn)定調(diào)整原理
        2.2.3 PFSM動力學(xué)模型
    2.3 PFSM反作用力產(chǎn)生機(jī)理
    2.4 PFSM反作用力對AO系統(tǒng)的耦合動態(tài)干擾
        2.4.1 反作用力對AO系統(tǒng)的耦合干擾分析
        2.4.2 反作用力對AO系統(tǒng)的耦合干擾測試
    2.5 小結(jié)
第3章 PFSM動態(tài)反作用力耦合數(shù)理模型的建立與分析
    3.1 PFSM反作用力耦合模型的簡化
    3.2 PFSM反作用力耦合數(shù)學(xué)模型的建立
    3.3 基于壓電耦合理論的PFSM反作用力分析
        3.3.1 PZT材料的逆壓電效應(yīng)
        3.3.2 壓電耦合理論的本構(gòu)方程模型
        3.3.3 PFSM的反作用力特性分析
    3.4 基于多體系統(tǒng)剛?cè)狁詈侠碚摰腜FSM反作用力分析
        3.4.1 PFSM多體系統(tǒng)剛?cè)狁詈戏治龅幕纠碚?br>        3.4.2 PFSM多體系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)求解模型的建立
        3.4.3 PFSM多體系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)特性分析
    3.5 小結(jié)
第4章 PFSM反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計與分析
    4.1 四點驅(qū)動PFSM的布局分析
    4.2 PFSM反作用力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理分析
        4.2.1 PFSM的反作用力補(bǔ)償消除結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.2 PFSM的反作用力補(bǔ)償消除原理
    4.3 PFSM反作用力補(bǔ)償消除平衡關(guān)系模型的建立
    4.4 PFSM動態(tài)反作用力的補(bǔ)償消除分析
    4.5 堆疊式PZT驅(qū)動器動態(tài)應(yīng)力分析
        4.5.1 堆疊式PZT驅(qū)動器動態(tài)受彎應(yīng)力模型
        4.5.2 堆疊式PZT驅(qū)動器動態(tài)受彎應(yīng)力分析
    4.6 小結(jié)
第5章 大口徑PFSM反作用力實驗研究
    5.1 實驗測試方案設(shè)計
    5.2 PFSM性能指標(biāo)的實驗研究
        5.2.1 PFSM偏轉(zhuǎn)角行程的實驗研究
        5.2.2 PFSM機(jī)械諧振頻率的實驗研究
    5.3 PFSM反作用力及補(bǔ)償消除的實驗研究
        5.3.1 PFSM反作用力特性的實驗研究
        5.3.2 PFSM反作用力補(bǔ)償消除的實驗研究
    5.4 總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文的主要研究內(nèi)容
    6.2 創(chuàng)新工作總結(jié)
    6.3 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3769622