针对星载角锥棱镜光束平行差的特殊要求, 以我国皮纳卫星激光测距合作目标中使用的通光口径为10mm角锥棱镜为例, 介绍一种小口径角锥棱镜加工工艺: 通过传统工艺加工出尺寸适中的角锥棱镜; 通过配重分离器工艺实现光束平行差的精确控制; 通过“大改小”工艺加工成小口径角锥棱镜, 成品率可达83%; 实践证明: 该工艺可以克服小口径角锥棱镜光束平行差无法精确控制的问题, 适合小口径星载角锥棱镜的加工。

激光反射器作为一种被动无源光学合作目标, 是人造卫星激光测距系统中的重要组成部分。对于运行在低轨卫星中的激光反射器, 既要在较大的激光入射角范围提供服务, 又要将角反射器阵列结构所引入的综合测距误差控制在一定范围内, 以保证高精度的激光测距, 因此绝大多数采用半球形阵列结构。文中以我国海洋二号卫星激光反射器为例, 对半球形激光反射器的远场衍射分布、相对有效反射面积分布、距离更正误差分布和激光测距综合精度等核心技术参数进行理论分析。并以国内流动式卫星激光测距系统TROS1000对海洋二号卫星激光反射器进行追踪和激光测距实验, 测量结果表明, 激光测距内符合精度为1.1 cm, 理论分析与实测结果相符。标志着海洋二号卫星激光反射器性能优良, 这对以后激光卫星反射器的设计具有指导意义。

为了给立方体卫星星载GPS定轨数据提供检核标准, 并满足高精度测定轨道的应用要求, 通过在10 cm×10 cm×10 cm的标准立方体卫星的每个表面分布3个通光口径为1.0 cm的微小激光反射器, 设计了质量约为108 g、视场角满足360°、测距精度可达厘米级的激光测距合作目标。根据角锥棱镜的二面角误差、反射面面形误差及入射面面形误差所引起的光束附加相位, 分析角锥棱镜在远场的衍射分布特性; 接着, 根据激光合作目标在卫星上的分布方式, 计算激光合作目标的相对有效面积分布; 然后, 利用激光测距方程估算不同轨道高度的立方体卫星激光反射器回波光子数, 并根据卫星质心改正模型估算激光测距精度; 最后, 以皮卫星激光合作目标测距试验为例, 验证了装载在卫星上的1.0 cm微小激光反射器能够反射回足够的激光回波信号。结果表明, 此种分布方式对于运行在250～1 000 km轨道上的立方体卫星能够提供足够的回波信号, 激光测距内精度可达厘米级, 满足立方体卫星对激光测距合作目标质量轻、分布灵活、测距精度高的要求。

大气密度探测实验卫星PN1B于2015年9月在太原卫星发射中心成功发射，为了实现对该卫星星载GPS定轨数据提供检核标准及高精度测轨应用要求，依据卫星无法提供阵列结构激光反射器所需要的安装面积的限制，首次采用通光口径为10 mm的微小激光反射器按照不同的指向分布在卫星的棱边。利用TROS1000流动人卫激光测距系统对该卫星进行追踪和激光测距试验，测量结果表明激光回波数据充足，每秒平均激光回波光子数达173个，标志着此类微小激光反射器的应用将会在卫星轨道精密定轨方面发挥重要作用。

以GRACE重力卫星激光反射器为例，理论分析了卫星激光反射器的激光入射角、速差补偿和相对有效反射面积，并对激光反射器进行了可测性分析和测距误差分析。通过TROS1000流动卫星激光测距(SLR)系统对GRACE卫星激光反射器进行测距实验，测距精度为0.9 cm，实验结果与理论分析结果基本一致。

设计了一种适用于角锥棱镜加工的靠体,在铣磨成型、粗磨及精磨和粗抛工序中直接通过该靠体的翻转实现角锥棱镜的成盘化加工,最后以配重分离器工艺进行精抛。该工艺可实现光束平行差为1″的高精度角锥棱镜的批量生产,且使得角锥棱镜整体工艺方案加工工序减少、生产节奏快、效率高、质量可保证。

在室温、10 Pa氦气氛围中，采用脉冲激光沉积（PLD）技术，通过在烧蚀羽辉正上方距靶面不同位置垂直引入一束氦气流，在烧蚀点正下方与烧蚀羽辉轴线平行放置的衬底上沉积了一系列纳米Si晶薄膜。扫描电子显微镜（SEM）、拉曼（Raman）散射光谱和X射线衍射（XRD）谱检测结果均表明，纳米Si晶粒在距靶一定的范围内形成，其尺寸随与靶面距离的增加先增大后减小。在分析衬底上的晶粒尺寸及其位置分布的基础上，结合流体力学模型、成核分区模型、热动力学方程以及晶粒形成后的类平抛运动，计算得出了纳米Si晶粒的成核区宽度为56.2 mm。

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10 Pa的Ar环境中，采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0 cm，距靶0.3～3.0 cm范围内的不同位置引入氩气流，在烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置单晶Si（111）衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌，并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明：在不引入气流时，晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小，晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7 cm处；引入气流后，晶粒尺寸分布发生变化，在距靶1.7 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大，在距靶3.0 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小，且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。