北京空间机电研究所 空间光学工程中心, 北京 100094
在光学系统装调中, 由于光学元件的面型误差、加工误差等影响因素的存在, 使待装调的光学系统的装调失调量并非为一个确定的准值, 而是一个范围值, 在失调量范围内, 可能存在不止一组Zernike系数符合要求, 即以像差值为判据的装调结果的解不唯一, 需要对光学系统的其他参数进行测试判断光学系统在装调阶段是否满足技术要求。介绍了一种在装调过程中, 当各项像差的Zernike系数接近设计时, 利用干涉仪、分划板、五棱镜、经纬仪等设备, 在波前测试光路中采用猫眼效应进行装调过程中的光学系统焦距的测试方法, 通过光学系统的波像差和焦距值两种测试结果判断装调工作是否符合要求。经过实际装调过程中的应用验证了该方法的有效性, 在光学系统的装调过程中将焦距值控制在±0.5%以内。
光学测量 光学装调 焦距测试 猫眼效应 波像差 optical measurement optical alignment focal length measuring cat eye effect wavefront error
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
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
2 北京空间机电研究所，北京 100076
为了满足空间衍射成像系统对大口径、轻量化衍射元件的需求，设计制作了直径为400 mm 的聚酰亚胺(PI)薄膜菲涅尔衍射元件。通过紫外光刻、离子束刻蚀等微细加工方法在石英基底上制作衍射图形，然后将衍射图形复制到 PI 薄膜上得到菲涅尔衍射型薄膜元件。结合有限元法探究了薄膜复制过程中热应力的变化规律及降低热应力的方法，分析了影响薄膜衍射效率的因素及薄膜制作误差、温度变化对薄膜成像的影响, 最终实现了大面积薄膜与基底的分离，并通过局部氧气等离子体轰击提高了薄膜衍射效率的均匀性。经测试，薄膜菲涅尔衍射元件的厚度约为20 μm，在波长633 nm处的实际衍射效率平均值为33.14%，达到了理论效率的81.83%,衍射效率的均方根值RMS=0.01。实验结果表明，通过紫外光刻、离子束刻蚀和薄膜复制的方法可以得到大口径、高衍射效率的薄膜菲涅尔衍射元件。
衍射光学 大口径衍射元件 PI薄膜 衍射效率 空间望远镜 diffraction optics large diameter diffraction elements pI membrane diffraction efficiency space telescope
