1 中国科学院成都光电所，成都 610209
2 苏州大学现代光学技术研究所，苏州 215006
3 烟台大学光电信息学院，烟台 264001
4 中国科学院研究生院，北京 100039
基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面形，用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，利用有限元分析方法，计算各驱动器的影响函数，计算非球面能动抛光盘的输出面形，与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例，当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm，分别计算比较，极头直径为Φ10mm时，19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差；以及19单元PZT圆形排布时，极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明，非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此，基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。
非球面镜 非球面能动抛光盘 优化设计 压电陶瓷驱动器 aspheric mirror deformable aspheric polishing lap optimization design PZT
1 中国科学院 成都光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
3 烟台大学 光电信息学院，山东 烟台 264001
4 苏州大学 现代光学技术研究所, 江苏 苏州 215006
基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面形，用于中小口径非球面镜加工。研制了一个口径100 mm、含19个PZT驱动器的非球面能动抛光盘，用于口径为350 mm、k＝－1.112 155、顶点半径为840 mm的双曲面镜的加工实验。为研究PZT压电陶瓷驱动器迟滞效应对非球面能动抛光盘输出面形的影响，实测各PZT压电陶瓷驱动器的电压位移特性曲线，用基于径向基函数的神经网络算法建立了各PZT压电陶瓷驱动器位移输出特性的数学模型并实施补偿，实测了各PZT压电陶瓷驱动器迟滞补偿前后的位移输出值。最后，利用有限元分析方法，得到了迟滞补偿前后非球面能动抛光盘的输出面形RMS以及剩余残差RMS分别为1.910 μm和0.342 μm。通过补偿各PZT压电陶瓷驱动器的迟滞效应，非球面能动抛光盘输出面形精度得到了提高，剩余残差RMS减少了82%。
非球面镜 非球面能动抛光盘 迟滞效应 径向基神经网络 aspheric mirror deformable aspheric polishing lap hysteresis effect Radial Basis Function(RBF) neural network
1 中国科学院 成都光电所,四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
3 烟台大学 光电信息学院,山东 烟台 264001
4 苏州大学 现代光学技术研究所,江苏 苏州 215006
研制了一个口径为100 mm、含19个PZT驱动器的非球面能动抛光磨盘,用于加工口径为350 mm、k=-1.112 155、顶点半径为840 mm的双曲面镜。为研究定位误差对非球面能动抛光磨盘输出面形精度的影响,对磨盘上任意点所需变形量δ以及由定位误差引入的变形量误差△δ进行了理论公式推导,并利用有限元分析方法计算得到了当非球面能动抛光磨盘中心到非球面工件中心的距离L为120 mm且δL分别为0,-1.0,-0.5,0.5,1 mm时,非球面能动抛光磨盘输出面形与理论面形比较剩余残差RMS相应分别为0.329,0.454,0.366,0.367,0.461μm,定位误差导致剩余残差RMS分别相应增加0,38%,10.9%,11.2%,40%。因此,定位误差应该控制在±0.5 mm以内。
非球面镜 非球面能动抛光磨盘 定位误差分析 PZT驱动器 aspherical mirror deformable aspheric polishing lap location error analysis PZT actuator
指导思想是指人们在做一件事之前,考虑要采取什么样的技术路线,使用怎样的工具和方法等等.人类经过长期的经验积累和理论研究,发展出许许多多测量方法和测试仪器、测量工具.计算机的出现和普及,使光学测试领域也发生了革命性的变化.集光-机-电-算于一体的新的测试仪器和经典的仪器设备之间的取舍,往往是决策者不能回避的选择.世界上的事情是复杂的,有的事情,从这个角度看应该这样,而从另一个角度看也许应该那样.但是,不管用什么手段,又经济又能解决实际问题就是好手段.以制造一个4m镜面为例,谈谈个人的测试思路.
光学检测 测量工具 抛物面 干涉仪 刀口检验 optical inspection measuring instrument paraboloid interferometer Focault test
苏州大学,现代光学技术研究所,江苏,苏州,215006
将卡塞格林系统的主镜及次镜都取球面,在焦面前加2片以上改正透镜,而将作为密封窗的平行平板的一面加4次方项,可以设计出具有相当大视场,像质优良的新光学系统.平板上的4次方非球面是凹面性质,它的制造,在周边铰支而外加均布载荷时可以加工为球面,释放均布载荷后该面即弹回成所要的4次非球面.所以,此系统从光学工艺角度看只有球面和平面.文中设计了4个不同相对口径系统:F/3,F/5,F/8,F/10.口径和视场相同:φ=300 mm, 2ω=1°,像质都接近或达到衍射极限.
平行平板 泛卡塞格林系统 4次方项 均布载荷 铰支
推导了以反射式两镜系统为主体的红外成像系统中满足光瞳匹配要求的转像透镜的高斯光学参量与两镜系统参量的关系式。当选定红外焦平面的冷屏直径及到焦面的距离后,转像透镜与两镜系统的高斯光学参量之间必须满足这个关系式,才能做到光瞳匹配,这就是冷屏为系统的出瞳,而入瞳是主反射镜的口径。消像差由主镜、副镜的非球面及转像透镜上的一个非球面承担。用实例计算验证了所推导出的公式的可靠性,红外系统的口径取为250 mm,红外接收器的冷屏直径为5 mm,冷屏到红外像面的距离为20 mm。两镜系统主镜的曲率半径选定为-1000 mm及-800 mm两个值,两镜系统焦距为2000 mm,1500 mm及1000 mm三个。共计算了六种结构参量不同的系统。
红外成像 光学设计 光瞳 匹配 冷屏 高斯参量
苏州大学,现代光学技术研究所,江苏,苏州,215006
研究了大望远镜卡焦R-C系统视场改正透镜的设计.以2米级口径的望远镜为例,卡氏焦点的焦比为F/9,采用F/3、F/2.5、F/2及F/1.5四种主镜焦比,得到各自的优化结果.其最大像斑尺寸分别为0″.290,0″.418,0″.934及1″.784.研究结果表明,卡焦R-C系统视场改正镜设计的难度取决于主镜的焦比,主镜焦比在F/3左右是很容易设计好的,而若小于F/2.5,则设计难度增加很快.
卡氏焦点 R-C系统 视场改正镜 焦比
中国科学院南京天文仪器研制中心, 南京 210042
提出一个软X射线投影光刻、缩比为61、由两非球面镜构成的光学系统。该系统在波长为13 nm时,可获得<30 mm的平像场和优于0.1 μm的光刻线条分辨率,其最大畸变为0.4%。
投影光刻 非球面光学系统 软X射线
用解析方法求出消除中心视场球差、彗差及像散的偏轴两镜系统的结构及面形参数.根据解出的参数进行光线追迹,得到中心视场像斑尺寸在0.2″以内.要改善边缘视场的像质,需要在双曲率面镜上加高次项,并偏离解出的某些参数.对于F/11左右的系统,可以得到±0.6°视场边缘有1.5″～1.9″的像斑角尺寸.这种系统的子午与弧矢焦距不等,相差在1%以内.
偏轴系统 两镜系统
