微变形镜补偿激光器波前畸变

推导出热畸变与微变形镜镜面形变量及反射镜驱动单元上电压的关系,建立了补偿激光器腔内畸变的自适应光学系统试验平台．试验结果表明,给变形镜的37个驱动电极施加不同的控制电压,改变镜面弯曲程度．能有效校正激光波前畸变,为基于微变形镜的自适应光学在热畸变校正系统中的应用提供了必要的试验依据．     

采用数值仿真实验的“透光”镜制造原理

对“透光”镜造型进行检测分析，探明“透光”现象的关键原因为镜面整体上凸，镜面存在微观结构.对镜体材质、铸造残余应力、研磨量和研磨方式等关键因素进行分析，逐步探明制镜工艺特点.以ABAQUS软件为平台，通过数值仿真实验分析镜面研磨过程中残余应力引起的镜体变形效果.仿真结果表明：随着“透光”镜的镜面研磨去除量和去除曲率逐渐增大，镜面微观结构的高度差将逐渐增大，形貌特征将更加明显；在平面研磨过程中，随着镜体刚度逐渐下降，铸造残余应力克服镜体刚度使镜面产生拱起变形和应变差异；在曲面精磨过程中，随着镜面弯曲曲率的增大，镜体内部残余应力更易释放，镜面上的微观结构也更加明显，最终形成镜面“透光”现象.     

MEMS微变形镜单元间耦合的优化控制研究

通过计算MEMS微变形镜校正畸变波面后的残余误差,研究不同单元间耦合情况对变形镜校正效果的影响.针对连续镜面MEMS微变形镜单个致动器单元工作时,相邻及以外的单元都会有一个变形量,用耦合系数来表征单元工作时对相邻单元变形量的影响程度.以单元间距为3mm的10×10单元阵列MEMS微变形镜为例,研究了变形镜校正不同畸变波面时,最佳耦合系数与波面畸变因素对应关系.当校正对象为前20阶Zernike多项式波面,此变形镜的最佳耦合系数为10%.分析了单元间距分别为2,2.5,3,3.5,4mm时,10×10单元阵列MEMS微变形镜校正效果的变化情况;不同单元间距对应的最佳耦合系数分别为12%,11%,10%,9%,8%.     

高重复频率脉冲激光辐照下反射镜热变形及其对光束质量的影响

该文采用斐索干涉仪实时测量了波长532 nm,重复频率10 kHz高功率固体激光辐照下镀高反膜反射镜表面热变形,研究了电子束蒸发技术制备的反射镜的热变形情况,使用光学软件模拟研究了反射镜热变形对光束质量的影响。结果表明反射镜热变形与激光功率呈线性关系;不同批次或同一批次的反射镜热变形量具有较大的差异;在激光功率150 W时,最大热变形量达到1.7μm,Strehl比降到0.209。     

超薄微通道水冷铜镜的结构优化设计

采用ANSYS有限元软件对强激光作用下的超薄微通道水冷铜镜的温度场分布和热变形进行了系统模拟,研究了超薄微通道水冷铜镜的结构对镜面变形峰谷值的影响.结果表明:采用水冷可以大大降低镜面变形的峰谷值;水冷铜镜的结构对镜面变形峰谷值有很大的影响.镜面厚度、水槽尺寸以及水冷区域的大小都是重要的影响因素,其中以水冷区域的大小影响尤甚.与当今广泛使用的水冷镜不同,本研究表明水冷区域并不是越大越好,而是有一个最佳值.     

空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计

针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm,均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。     

碳化硅空间用反射镜坯体残余应力的研究

采用反应烧结工艺制备了碳化硅空间用反射镜坯体.通过X射线衍射方法,测定了碳化硅空间用反射镜坯体的残余应力.结果表明,反射镜坯体镜面存在较大的残余应力,测量值具有一定的随机性,测量误差与测量值具有一定的相关性.采用有限单元法计算了反射镜坯体的热残余应力,通过对比验证了测试结果可靠性.     

大口径楔镜支撑结构分析

本文针对大口径光楔镜的支撑需求,设计用钢带式机械支撑结构,通过UGNX对所设计的机械结构进行三维建模、三维装配,并使用ANSYS对所设计机械结构进行有限元分析,结果表明机械结构满足支撑的可调（俯仰、微调）、性能稳定、镜面面型变形小等要求。     

快中子照相CCD成像系统反射镜组件设计

基于反射镜组件的刚度、强度和热尺寸稳定性,采用背部4点支撑方案设计了反射镜组件。对反射镜组件进行的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析结果表明,反射镜在重力载荷和4℃温升载荷及温度和重力耦合变形下,面形精度达到PV≤λ/10,RMS≤λ/50(λ=400nm)。模态分析结果证明该结构有足够的动态刚度。     

塔里木盆地煤显微组分显微傅里叶红外光谱特征及意义

应用显微红外光谱技术,对塔里木盆地侏罗纪煤中有代表性的3种组分角质体,镜质体、丝质体在不同热模拟温度下的结构组成变化特征进行了研究,结果表明：角质体结构组成中含有较丰富的长链脂族结构,而芳香结构和含氧官能团的含量则相对减少;与此相反,丝质体结构组成中芳香烃占绝对优势,而脂族结构含量则很少,镜质体结构组成介入体和丝质体之间,含有较多的短链脂族结构和芳香结构。据此推断,角质体具有高的生烃潜力,是一种倾油组分;镜质体生烃潜力中等,是一种倾气组分,但也可以生成一定数量的液态烃;丝质体生烃潜力很小,对煤成烃的贡献微不足道,另外,随热模拟温度的升高,3种组分中的脂族结构和含氧官能团都呈现明显的由强到弱的变化,而芳香结构比较稳定,在整个生烃热演化过程中则呈现芳环缩合度增加芳烃相对富集的趋势。由此说明,煤生烃过程主要是一种脂族结构和含氧基团不断脱落,芳香结构不断缩聚的过程。     

一种基于视觉测量的大型碟式聚光器 镜面单元位姿调节方法

根据大功率碟式聚光器镜面单元结构特点及在线安装过程中对镜面单元位姿快速检测、高效调节和精确定位的需要,提出了一种基于三目视觉测量和机器人辅助安装的镜面单元位姿调节方法.建立了任一镜面单元角点空间坐标方程,设计了镜面单元位姿调节系统结构,并明确了相应调节方法与步骤.以38 k W碟式聚光器为例,对镜面单元不同位姿进行了光学计算,分析了视觉测误差和镜面单元制造误差等因素对镜面单元位姿调节的影响.结果表明,基于视觉测量的调节方法,在不考虑其他误差情况时,当视觉测量误差和镜面单元制造误差的综合误差控制在±2 mm内,能满足镜面单元位姿调节精度要求.     

基于镜面反射原理进行水位视觉检测的新方法

在现有的水位视觉检测技术中,光照和水面倒影的干扰是不可避免的。针对这一问题,利用水面具有镜面反射现象提出一种水位检测的新方法。首先,采集不同水位高度的10幅图像作为训练样本,建立图像像素坐标与相应的实际水位高度之间映射关系的神经网络模型;然后,利用辅助光源照射在岸边产生镜面反射现象,采集水位图像并提取水位高度相应的图像坐标;最后,根据建立的神经网络模型,以200幅水位图像作为测试样本,计算出水位实际高度。在量程为400 mm的精度下,神经网络模型的平均误差为0.02 mm,计算结果的平均误差为0.53 mm。由于减少了镜面反射的影响,取得了较高的精度,为水位视觉自动检测装置的开发提供了理论基础。     

带可变反射率镜无源和有源腔的衍射分析

借助于快速傅里叶变换（ＦＦＴ）法求解光腔衍射积分，在三维情况下，对带可变反射率镜（ＶＲＭ）矩形截面无源和有源平行平面的模式结构进行数值解，对计算结果作了比较和分析，结果表明，腔膜结构与介质增益特性和包括ＶＲＭ在内的光腔参数有关。     

脉动风作用下经纬仪保护窗口镜面波像差预测

脉动风对结构的影响具有不确定性,为了消除脉动风给系统成像质量造成的影响,需要对脉动风作用下经纬仪保护窗口镜面波像差进行预测。提出一种基于NARX神经网络模拟脉动风压和镜面波像差RMS间的非线性关系的模型,采用AR模型模拟脉动风速时程;并利用有限元分析镜面变形得到的数据拟合镜面面形获得镜面波像差RMS,对NARX神经网络进行离线训练、验证和预测。仿真结果表明,所建立的NARX神经网络模型预测均方误差MSE为3.434 8×10~(-9);并能够满足经纬仪系统镜面变形在线主动补偿实时性要求。     

一种新的Mems变形反射镜主要性能参数测试

通过对37单元Mems变形镜面形的测量得到了变形镜的电压-位移静态曲线。通过对自适应光学微变形反射镜理论研究推导和实验测试,导出了变形反射镜光学影响函数的矩阵并由此得到电压控制矩阵,从而利用控制电压校正了变形镜的初始面形,为系统波前畸变校正提供了与理论相一致的实验依据。对变形镜校正能力进行了测评,为今后全面优化设计微变形反射镜及其更完美的适应自适应光学系统的需要提供了实验数据与理论支持。     

环形振子的扭转振动等效电路及有限元模态分析

基于机电类比原理,对弹性薄圆环振子的扭转振动进行了研究,建立了圆环振子平面扭转振动的机电类比等效电路模型,从等效电路得出了其扭转振动频率方程及共振频率表达式,给出了薄圆环振子频率方程的数值根与其半径比的拟合关系曲线,通过有限元(FEM)模态分析表明,理论与FEM仿真结果符合较好,对环形扭转振子的工程设计具有参考价值.     

一种高精度电流镜电路架构的设计

电流镜在模拟电路中是核心模块之一,在模拟电路要求较高的场合,精度是决定电流镜性能的重要参数之一;但随着工艺尺寸的减小,由于沟道长度调制效应,电流镜电流匹配精度变低;采用UMC 65 nm工艺,通过Cadence公司的Spectre进行仿真验证, 文章所提出的电流镜电路架构实现了较高的精度,使得随着工艺尺寸的减小所带来的偏差能够很大程度减小,满足了电路对高精度的要求.     

均匀载荷作用下膜基反射镜面形分析和研究

基于Sergey A. Dimakov提出的薄膜模型解以及有限元分析方法,对口径为300mm、不同F数的聚酰亚胺薄膜进行均匀载荷作用下的变形研究和分析.结合像差理论,将有限元分析得到的离散数据拟合出37项标准Zern ike项系数,由此可将成形后膜基反射镜的各项像差分离出来.计算和分析结果表明,在均匀载荷作用下膜基反射镜的像差主要是球差.对于同一口径的膜基反射镜而言,随着F数的增大,球差逐渐变小.这为进一步开展膜基反射镜的成形和面形控制实验提供了理论依据.     

一种X光多层膜的设计方法

为了解决X光多层膜理论设计与实际镀膜反射率不一致的问题,基于物理学关于X光在多层膜界面散射的最新理论,提出一种数学模型,编制了软X光多层膜的设计程序。在考虑界面粗糙度、膜层配比、膜层周期多个实际参数条件影响下,多层膜反射率与入射X光波长的关系曲线。其设计结果与传统的设计方法相比,不但理论先进,能够给出最佳结构参数的设计结果,而且能够给出膜厚误差、配比误差对反射率的影响,同时考虑了多层膜的所有参数,使反射率设计结果更接近于实际镀膜结果。