發(fā)布時(shí)間：2020-05-03 14:11

【摘要】：從二十世紀(jì)七十年代開始,天文高分辨率光譜儀多采用大面積中階梯光柵,觀測(cè)天體光譜結(jié)構(gòu)來分析宇宙的演化規(guī)律和物質(zhì)構(gòu)成。為了有效提高天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的集光率、分辨率和信噪比,各個(gè)國(guó)家逐步建起大型天文望遠(yuǎn)鏡。隨著望遠(yuǎn)鏡口徑的不斷增大,為了滿足高光通量及高光譜分辨率的需求,中階梯光柵的口徑逐步擴(kuò)大,目前存在的兩種主要的光柵制作方法:機(jī)械刻劃法和全息曝光法,但是這兩種方法制造單塊米級(jí)尺寸中階梯光柵都異常困難,而且成本高昂。為了滿足科學(xué)發(fā)展,科學(xué)家提出了一種拼接法來制造大尺寸中階梯光柵。目前,全球范圍內(nèi)現(xiàn)役大口徑天文望遠(yuǎn)鏡所使用的中階梯光柵均采用拼接方式制作而成。在此背景下,本文就中階梯光柵的拼接及復(fù)制技術(shù)的進(jìn)行研究。根據(jù)光柵衍射波前的三維矩陣建立起光柵拼接的數(shù)學(xué)模型,給出拼接誤差的計(jì)算方法,依據(jù)中階梯光柵的物理特性設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的中階梯光柵和相應(yīng)的拼接誤差檢測(cè)系統(tǒng),并且分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中測(cè)量不精準(zhǔn)的物理量對(duì)光柵拼接的影響。拼接完成后進(jìn)行拼接光柵復(fù)制實(shí)驗(yàn),首先分析光柵鍍膜對(duì)衍射波前的影響,其次進(jìn)行了常溫膠的固化實(shí)驗(yàn),最后對(duì)拼接光柵進(jìn)行復(fù)制,并分析復(fù)制過程中光柵拼接誤差的變化量。具體研究工作如下:第一,以兩光柵平面為基準(zhǔn)平面利用三維坐標(biāo)變換矩陣建立聯(lián)系,再結(jié)合光柵衍射波前的三維矩陣,建立起光柵拼接的三維理論模型,給出光柵拼接五維誤差的計(jì)算方法,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;第二,根據(jù)中階梯光柵的物理特性,針對(duì)中階梯光柵的零級(jí)光弱的特點(diǎn),設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的中階梯光柵,提出了適合于該結(jié)構(gòu)中階梯光柵的拼接誤差檢測(cè)系統(tǒng),總結(jié)了中階梯光柵拼接的實(shí)驗(yàn)步驟,有效地完成中階梯光柵拼接實(shí)驗(yàn);第三,根據(jù)中階梯光柵的拼接誤差檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分析其中存在的誤差;包括光柵位置擺放誤差和入射光角度誤差對(duì)中階梯光柵拼接實(shí)驗(yàn)的影響,并給出了消除影響的方法;第四,根據(jù)光柵拼接復(fù)制過程中所存在的問題,進(jìn)行了拼接光柵復(fù)制實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作,首先實(shí)驗(yàn)分析鍍膜對(duì)光柵衍射波前的影響,其次進(jìn)行了常溫膠的固化實(shí)驗(yàn),最終確定常溫膠固化時(shí)間,并且分析復(fù)制光柵的波前等情況;第五,進(jìn)行中階梯光柵拼接及復(fù)制實(shí)驗(yàn)。以兩塊79gr/mm的中階梯光柵為例進(jìn)行了光柵拼接實(shí)驗(yàn),中階梯光柵使用級(jí)次為-36級(jí),經(jīng)zygo干涉儀測(cè)量,兩塊光柵的波前pv值分別為0.494λ和0.452λ,最后得到拼接光柵的衍射波前pv值0.545。對(duì)拼接光柵進(jìn)行復(fù)制。
【圖文】：

圖 1.1 MIT-C 光柵刻劃?rùn)C(jī)實(shí)物圖[31]Figure 1.1 The physical map of MIT-C ruling engine Hitachi-4 型刻劃?rùn)C(jī)[33, 34]，是有文獻(xiàn)報(bào)告的精度最高的刻劃面積為 200mm×300mm。機(jī)所研制的 CIOMP-6 光柵刻劃?rùn)C(jī)[35, 36]是國(guó)內(nèi)的刻劃面刻劃?rùn)C(jī)，如圖 1.2 所示，該刻劃?rùn)C(jī)能夠刻劃光mm。

圖 1.1 MIT-C 光柵刻劃?rùn)C(jī)實(shí)物圖[31]Figure 1.1 The physical map of MIT-C ruling engine的 Hitachi-4 型刻劃?rùn)C(jī)[33, 34]，，是有文獻(xiàn)報(bào)告的精度最高的刻劃大刻劃面積為 200mm×300mm。光機(jī)所研制的 CIOMP-6 光柵刻劃?rùn)C(jī)[35, 36]是國(guó)內(nèi)的刻劃面積最光柵刻劃?rùn)C(jī)，如圖 1.2 所示，該刻劃?rùn)C(jī)能夠刻劃光柵的500mm。
【學(xué)位授予單位】：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)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P111

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2647646