空间光学遥感器变形镜消热结构设计
Athermal Design for Space Telescope Deformable Mirror

作者: 陈长征 :中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春;

关键词: 空间光学遥感器变形镜消热设计Space Telescope Deformable Mirror Athermal Design

摘要:
空间光学遥感器用变形镜可以校正光学系统像差,具有广泛的应用前景。由于空间光学遥感器所处空间环境恶劣,并需经受发射冲击振动等力学环境,因此空间光学遥感器变形镜需满足微重力变形,热环境变化,冲击振动等方面要求;同时,由于变形镜促动器较多,结构非静定,由于变形镜各部分材料线胀系数(CTE)不匹配,在热环境变化条件下热变形严重。本文研究了促动器数量为25,口径为Φ200 mm的空间光学遥感器变形镜,提出了一种消热柔性结构取代原有殷钢材料的柔性结构,通过同材料过渡和柔性结构消除不同材料间热胀影响,并对该结构进行优化设计。设计结果表明该设计在温度变化±8℃工况下,镜面变形PV/RMS为47.26 nm/9.31 nm面形提高约17.8%,柔性结构质量减少约58.5%。微重力变形PV/RMS为20.56 nm/3.50 nm,满足微重力变形要求;一阶频率为1832 Hz,动态性能满足设计要求。消热结构工艺合理,满足空间变形镜设计要求。

Abstract: Space deformable mirror is widely used in compensating system wavefront error for space tele-scope. Space telescope resides harsh environment in space, and needs survive launch environment. Space deformable mirror is structurally non-kinematic. Thermal stress caused by thermal environ-ment may cause unacceptable figure error for optics due to material mismatch in CTE. A new ather-mal structure is proposed by flex transition for a Φ200 mm space deformable mirror with 19 actua-tors. Optimization design is performed. Final design shows the figure error PV/RMS 47.26 nm/9.31 nm for thermal environment change of ±8˚C, the figure error PV/RMS 20.56 nm/3.50 nm for gravity, and first mode 1832 Hz for dynamic performance. Athermal design meets design specification well.

文章引用: 陈长征 (2014) 空间光学遥感器变形镜消热结构设计。 应用物理, 4, 203-211. doi: 10.12677/APP.2014.412025

参考文献

[1] 陈新东 (2013) 9点促动变形镜性能测试及在空间相机中的应用研究. 光学学报, 10, 241-247.

[2] 马剑强, 刘莹, 陈俊杰, 李保庆, 褚家如 (2014) 200单元硅基单压电变形镜的设计与测试. 光学精密工程, 8, 2047- 2053.

[3] 林旭东, 刘欣悦, 王建立, 王亮, 卫沛锋 (2014) 基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜研制进展. 激光与光电子学进展, 9, 31-40.

[4] 吴小霞, 李剑锋, 宋淑梅, 邵亮, 明名 (2014) 4m SiC轻量化主镜的主动支撑系统. 光学精密工程, 9, 2451-2457.

[5] 贾建禄, 王建立, 赵金宇, 刘欣悦, 李洪文, 王亮, 林旭东, 赵雨菲 (2013) 961单元自适应光学系统波前处理器. 光学精密工程, 6, 1387-1393.

[6] 陈新东, 郑立功, 张学军 (2011) 一种新型的变形镜促动器排布方式–设计与分析. 中国光学学会2011年学术大会摘要集, 中国光学学会, 北京, 418.

分享
Top