夹持方式对频率转换KDP晶体面形的影响

针对惯性约束聚变(ICF)系统中大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的面形变化,采用有限元分析软件ANSYS,建立了大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的应变模型及其边界条件的确定方法,计算了四周简支正面点力、四周固支正面压条、四周简支侧面点力、四周固支侧面压条4种夹持方式在30°和垂直姿态下大口径超薄KDP晶体的面形变化,并给出了面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上,通过对不同夹持和不同姿态下KDP晶体面形变化的分析和比较,给出了四周固支正面压条是引起晶体面形变化相对较小的夹持方式的结论。

空间引力波望远镜主镜组件结构设计及热稳定性分析

针对空间引力波探测对望远镜系统提出的皮米级稳定性和λ/30波前误差的应用需求,提出了一种光机集成分析与优化方法。首先开展了主镜侧支撑点位置分析和支撑结构拓扑优化;然后基于并联Bipod连杆支撑的柔度矩阵,建立了各结构参数的评价函数,并通过Matlab分析初步确定柔性支撑尺寸参数取值范围;最后,搭建了光机集成仿真平台对结构进一步优化。结果表明,系统一阶频率为392.43 Hz,重力和温度载荷下主镜面形变化优于λ/60;在10μK/Hz^(1/2)的空间热扰动下,主镜组件尺寸稳定性在10 pm/Hz^(1/2)水平。

超薄石英片抛光加工胶结固持变形

超薄光学零件由于径厚比大,刚度低,抛光上盘时容易产生较大变形,影响其最终的面形精度。本文通过Ф50 mm×1 mm熔融石英玻璃的胶粘上盘实验,结合有限元分析,研究了不同上盘方式和固化顺序对零件变形的影响,分析了变形产生机理。研究结果表明上盘变形主要由胶层内胶黏剂先后固化顺序引起,和零件胶结面面形关联性不明显。此外,由于固化顺序的随机性,上盘变形是不对称、不规则的,没有规律可循。基于弱化固化顺序影响的思路,通过改变粘接方式,将固持变形由整面上盘的1.88μm减小到0.51μm。采用该上盘方法对熔融石英玻璃薄片进行沥青抛光加工,下盘后面形精度PV值达到0.46μm,有效地抑制了零件下盘后的面形恶化。本文研究有助于进一步揭示上盘固持变形的产生机理,并对实际超薄光学零件加工具有一定指导作用。

基于环形抛光的稳态确定性抛光方法

针对环形抛光中抛光盘的面形难以精确控制的问题,以Preston方程和Winkler假定为基础,建立光学元件抛光的基本模型,通过理论分析和计算机模拟与实验,深入研究环形抛光的系统特性。结果表明,系统存在一个保持盘面面形不变的状态,此时的状态为系统的平衡状态,在平衡状态下抛光工件时无需调整校正板位置即可连续获得高精度平面;在不同的工况下,系统平衡状态对应的校正板位置不相同,应用建立的模型定量研究平衡状态下校正板位置与工件尺寸的关系。实验证明在平衡状态下抛光工件时工件的面形精度和加工效率都得到了提高。

航空光谱相机反射镜部件的有限元分析

反射镜是光谱相机的关键元件,为保证在复杂环境下的成像质量,有必要对其进行研究分析以验证结构设计的可靠性。针对反射镜在工作中的面形变化及结构的动力学性能,应用有限元分析软件MSC.Nastran对反射镜部件进行了静力分析及随机振动分析。计算结果表明,装配时压紧力对反射镜面形变化影响明显,可根据计算结果指导装调;随机振动分析结果表明,反射镜部件结构设计可靠,符合结构破坏的3σ原则,能够满足成像对反射镜位置精度和面形精度的要求。