为了在机载振动环境下获得满足光学性能指标要求的偏振成像光谱仪镜头的最佳结构性能, 建立了基于视轴抖动误差的优化模型, 并在Isight集成优化环境下对该模型进行了求解。首先, 阐述了视轴抖动误差影响光学系统性能的原理并根据光学系统模型和指标需求设计了镜头的初始结构; 其次, 推导了视轴抖动误差的计算方法并建立了基于视轴抖动误差的优化模型; 最后, 在Isight环境下, 使用多岛遗传算法对优化模型进行了求解。结果表明: 在满足镜头视轴抖动误差的要求下, 镜筒质量降低了17.4%, 镜头光学系统传函为0.4(77 lp/mm), 满足设计指标要求。提出的优化方法引入镜头视轴抖动误差作为优化约束, 拓展了光机结构优化的内涵, 为同类结构的优化提供了新的思路。

为了满足空间探测对衍射望远镜的发展需求, 针对某衍射光学系统设计了一种空间可展开衍射望远镜。首先, 根据Serrurier桁架原理及优化设计理论确定了文中所用展开结构的形式及几何尺寸, 并针对某衍射光学系统设计了一种新型自展开结构; 其次, 建立了该展开结构的有限元模型并分析了其展开后的特性; 最后, 搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明: 该展开结构的展开距离为2.9 m, 展开后的重复精度误差小于2 mm, 偏心小于0.3 mm, 倾角小于0.2°, 且可通过促动器将其展开精度调整至微米级, 能够满足空间衍射望远镜自展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。