針對某700mm口徑高分辨率光學(xué)成像望遠(yuǎn)鏡,提出了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。對主鏡支撐采用9點whiffle-tree底支撐加球頭芯軸側(cè)支撐的結(jié)構(gòu)方案,保證主鏡具有高面形精度;望遠(yuǎn)鏡鏡筒采用碳纖維桁架式結(jié)構(gòu),既滿足望遠(yuǎn)鏡整體重量較輕,又可以保證系統(tǒng)剛度;建立了望遠(yuǎn)鏡有限元模型,分析主鏡支撐面形、主次鏡相對偏心及系統(tǒng)整體模態(tài)特性,其中主鏡支撐面形精度可達(dá)到λ/40,主、次偏心為0.015mm（水平狀態(tài)）、0.008mm（豎直狀態(tài)）;使用激光干涉儀及平行光管對望遠(yuǎn)鏡光學(xué)指標(biāo)進(jìn)行定量檢測,光學(xué)系統(tǒng)RMS可達(dá)到λ/14,鑒別率板檢測望遠(yuǎn)鏡分辨率可達(dá)到46lp/mm,均接近光學(xué)極限水平。為同類望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定參考價值。 

【文章來源】：光學(xué)技術(shù). 2020,46(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

700mm望遠(yuǎn)鏡光路示意圖

主鏡支撐采用結(jié)構(gòu)較為緊湊的中心軸球頭側(cè)支撐加九點whiffle-tree底支撐結(jié)構(gòu),如圖2所示。組件中包括主鏡基板、芯軸、底支撐柔性件及預(yù)緊件等。中心軸與主鏡中孔為球面配合,通過高精密的加工手段保證球面配合精度,由于芯軸與主鏡中孔為圓環(huán)線接觸,可確保主鏡在受徑向約束時,沒有引入附加軸向力,避免芯軸側(cè)支撐與底支撐的應(yīng)力干涉而對主鏡面形產(chǎn)生像差。芯軸材料采用熱膨脹系數(shù)較低的銦鋼,保證芯軸與主鏡的材料在熱膨脹系數(shù)上相匹配,降低在大溫差變化下支撐結(jié)構(gòu)對主鏡像差的影響。底支撐采用九點whiffle-tree柔性支撐結(jié)構(gòu),每3處相鄰底支撐組成一組,通過柔性杠桿連接固定于主鏡基板上。柔性杠桿可避免底支撐出現(xiàn)過約束的情況。底支撐粘接平板采用熱膨脹系數(shù)與主鏡材料相近的銦鋼,粘接劑選擇光學(xué)結(jié)構(gòu)膠2216,膠層厚度控制在0.15～0.2mm。其在高、低溫下具有高粘接強度,有較好的工程應(yīng)用效果。為保證系統(tǒng)準(zhǔn)直調(diào)整需求,主鏡設(shè)計具備兩維傾斜調(diào)整功能。主鏡材料為Jgs2,芯軸材料為4J32,whiffle-tree連桿材料為TC4,底固定板為2A12。通過核算,主鏡組件的整體重量約為75kg,主鏡支撐結(jié)構(gòu)如圖3所示。

底支撐采用九點whiffle-tree柔性支撐結(jié)構(gòu),每3處相鄰底支撐組成一組,通過柔性杠桿連接固定于主鏡基板上。柔性杠桿可避免底支撐出現(xiàn)過約束的情況。底支撐粘接平板采用熱膨脹系數(shù)與主鏡材料相近的銦鋼,粘接劑選擇光學(xué)結(jié)構(gòu)膠2216,膠層厚度控制在0.15～0.2mm。其在高、低溫下具有高粘接強度,有較好的工程應(yīng)用效果。為保證系統(tǒng)準(zhǔn)直調(diào)整需求,主鏡設(shè)計具備兩維傾斜調(diào)整功能。主鏡材料為Jgs2,芯軸材料為4J32,whiffle-tree連桿材料為TC4,底固定板為2A12。通過核算,主鏡組件的整體重量約為75kg,主鏡支撐結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.2 四通及桁架結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]X射線聚焦望遠(yuǎn)鏡光學(xué)設(shè)計[J]. 強鵬飛,盛立志,李林森,閆永清,劉哲,周曉紅.  物理學(xué)報. 2019(16)
[2]跟蹤望遠(yuǎn)鏡機架的熱結(jié)構(gòu)分析[J]. 董麗媛,張巳龍,何楓,秦來安,譚逢富,靖旭,張守川,侯再紅,吳毅.  量子電子學(xué)報. 2019(04)
[3]RGB三通道衍射望遠(yuǎn)鏡光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李飛,王克逸.  應(yīng)用光學(xué). 2019(03)
[4]多鏡筒望遠(yuǎn)鏡中間塊熱-結(jié)構(gòu)耦合分析與優(yōu)化設(shè)計[J]. 余易,王國民.  機械設(shè)計與研究. 2019(02)
[5]大視場大相對孔徑斜軸離軸三反望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計[J]. 劉強,王欣,黃庚華,舒嶸.  光子學(xué)報. 2019(03)
[6]2 m級望遠(yuǎn)鏡主動調(diào)節(jié)側(cè)向支撐機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[J]. 高則超,郝亮,王富國,張麗敏,王瑞,范磊.  紅外與激光工程. 2019(08)
[7]大口徑主鏡熱邊界層熱控對成像質(zhì)量影響分析[J]. 譚玉鳳,王繼紅,任戈,任曉壢,楊欣欣,謝宗良,賀璧.  紅外與激光工程. 2018(12)
[8]大口徑空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡重力卸載點布局優(yōu)化方法[J]. 何煦,楊雪,李頤,張曉輝.  光學(xué)精密工程. 2018(11)
[9]1.2m望遠(yuǎn)鏡次鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 趙宏超,張景旭,楊飛,安其昌.  光學(xué)精密工程. 2017(10)
[10]大口徑望遠(yuǎn)鏡主鏡支撐系統(tǒng)裝調(diào)[J]. 趙勇志,邵亮,明名,呂天宇,劉昌華.  紅外與激光工程. 2017(09)



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