作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
同轴四反式光学系统的研制可采用非球面主镜和四镜一体化成型制造法,该方法极大地降低了系统零件复杂度,同时减轻了整机质量,提高了装机效率,但对后期光学系统装调的自由度产生了约束,因此,在镜面制造过程中,两者的光轴一致性需要精确测量及控制。在现有干涉测量法的基础上,提出了一种检测两面共体非球面镜光轴一致性的方法。在干涉检测光路中,两个非球面表面的光轴通过精密调整和严格标定后分别引出到两个计算全息片(CGH)补偿器上,CGH经过设计后,其特定区域可发出平行光,经另一片CGH反射后在干涉仪中形成表征两片CGH夹角的干涉条纹,解算干涉条纹的波前倾斜可得出两非球面的光轴偏差,对一两面共体待测非球面光学零件进行了CGH设计和检测光路的误差分析,显示测试精度可以达到1″。设计投产了CGH补偿器,搭建干涉检测光路,完成了光轴一致性的测量,数据处理解析出的波前倾斜为(1.544λ,0.441λ),计算出光轴夹角为(0.007 0°, 0.002 0°),使用经纬仪复测的两片CGH的夹角为(0.007 1°, 0.001 9°)。使用轮廓仪法对干涉测量法结果进行了比对验证,分别扫描主镜和四镜的面形轮廓,统一坐标系后,主镜和四镜的光轴夹角为(0.007 1°, 0.002 0°),三者显示出较高的一致性。该方法具有直观性强、检测精度高的优点。
光学检测 光轴一致性测量 计算全息 两面共体非球面 optical testing optical axis testing computer generated hologram two-sided community aspheric 
红外与激光工程
2023, 52(9): 20230476
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
计算机控制光学表面成形技术(CCOS)广泛应用于反射镜的研抛过程,其去除函数通常选用去除效率高、去除稳定的近高斯形函数,但在加工过程中容易出现边缘翘边现象,严重影响反射镜的加工效率和面形收敛率。针对CCOS研磨过程中出现的边缘效应问题,提出一种应用于多自由度机械手的无偏心加工技术,对无偏心工具头的去除函数进行了分析,采用控制变量法研究加工压力、磨头转速和驻留时间等工艺参数对去除效率的影响,并对无偏心盘修边效果进行了试验验证。结果表明,通过对加工压力、磨头转速、磨盘悬挂比以及加工区域等加工参数进行合理调控,无偏心盘可以对翘边进行有效去除,且加工后面形平坦,可以很好地解决边缘效应问题。最后,针对研磨阶段提出了新的工艺流程:采用有偏心修形和无偏心修边相结合的工艺加工方式,可以快速提高反射镜面形加工的收敛效率,实现高效、高精度加工。
光学加工 边缘效应 CCOS 反射镜 optical processing edge effect CCOS mirror 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220711
作者单位
摘要
北京空间机电研究所 国防科技工业光学超精密加工技术创新中心(先进制造类)先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094)
Ф1.3 m凹椭球面反射镜是某遥感器光学系统的主镜, 其定心精度要求苛刻。由于该反射镜口径大、顶点曲率半径长, 利用定心仪法进行定心的实现难度大, 精度低。通过分析非球面的两种偏心之间的补偿现象, 可知激光跟踪仪接触测量定心的精度仅为0.15°。三坐标仪接触测量定心的精度能够达到0.005°, 不过其量程受限, 且在光学加工时的反复搬运会造成不便。利用Offner零位补偿检验光路进行干涉法定心, 干涉法将反射镜偏心转换为检测系统波前的初级像差, 同样可以达到0.005°的精度。该检测方法的误差来源主要是干涉仪焦点位置误差, 是系统误差, 可以通过旋转反射镜进行多次定心测量的方法予以消除。完成了该反射镜的定心, 其结果与三坐标仪的测量结果对比, 两种偏心的最大偏差仅为0.023 mm和0.002°。实现了大口径凹非球面反射镜的原位定心测量。
光学检测 定心 零位检验 激光跟踪仪 optical inspection centering null compensation test laser tracker 
红外与激光工程
2020, 49(1): 0113001
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京 100094
为了能够预知空间低温光学系统成像质量, 提出了一种高精度测试低温真空环境下F数小、后截距短的光学系统波像差的方法。首先, 分析设计测试光路, 对低温光学系统、干涉仪以及平面镜等进行布局, 为波像差测试做好准备工作; 然后, 对低温真空标准透镜、标准平面镜、窗口玻璃等关键部件进行分析与设计, 测试时作为系统误差项扣除; 最后, 调试测试光路, 分别得到常温常压和低温真空环境(低温温度为100 K, 压强为1×10-4 Pa)下光学系统波像差。通过精度验证实验表明, 测量值与标准值偏差为0.010λ(λ=632.8 nm), 差别很小,证明了该测试方法的可行性。解决了光学遥感系统特别是F数小、后截距短在低温真空环境下波像差难以高精度测试或无法测试的难题。
低温真空测试 波像差 干涉测量 cryogenic vacuum test wave front aberration interferometry 
红外与激光工程
2018, 47(7): 0717004
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100076, China
To reduce the cost and achieve high diffraction efficiency, a modified moiré technique for fabricating a large-aperture multi-level Fresnel membrane optic by a novel design of alignment marks is proposed. The modified moiré fringes vary more sensitively with the actual misalignment. Hence, the alignment accuracy is significantly improved. Using the proposed method, a 20 μm thick, four-level Fresnel diffractive polyimide membrane optic with a 200 mm diameter is made, which exhibits over 62% diffraction efficiency into the +1 order, and an efficiency root mean square of 0.051.
220.1140 Alignment 050.1380 Binary optics 310.6845 Thin film devices and applications 
Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 100501
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京 100076
采用小口径高精度折射式光学系统的对地观测遥感器对成像质量要求严格,随之对装调公差要求苛刻.传统装调公差分配完全以光学设计给定公差为标准,在实际装调过程中与精度和周期的需求产生矛盾.提出将光学设计和装调实践相结合,用全过程仿真计算进行成像质量预估,对公差进行再分配,并利用光学系统各分离误差相互间的补偿,实时调整公差.然后举例说明在某小口径高精度折射式光学系统装调过程中对公差的具体分析,并详细阐述了针对公差的再分配和补偿方法,实现对偏心误差的控制精度为2″,对镜间距的控制精度为1 μm.镜头装调完成后成像性能良好,证明公差分配及控制方法的改进使装调效率显著提高.
小口径 光学遥感器 折射式光学系统 光学装调 small-aperture optical remote sensor refractive system optical alignment 
应用光学
2015, 36(2): 277

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