为了调节视场较大的卡塞格林望远镜的次镜位置, 提出了两步式灵敏度矩阵模型的计算机辅助装调方法。在分析了传统的二次模型灵敏度矩阵法的缺陷的基础上, 根据灵敏度矩阵的特点加入了精调步骤, 对传统的灵敏度矩阵法进行了改进。针对卡塞格林系统, 分析了各项泽尼克系数与失调量之间的关系, 并对 300 mm口径, 0.6°视场的卡塞格林系统进行了校正仿真。仿真结果显示, 传统的灵敏度矩阵法校正后沿 x、y、z轴偏移及绕 x、y轴倾斜的失调量的均值分别为: -0.0684 mm、-0.0892 mm、0.0015 mm、0.0498°和-0.0444°, 全视场波像差 RMS均小于 0.1λ(λ=632.8 nm); 两步式灵敏度矩阵法校正后的均值分别为 -0.0018 mm、-0.0012 mm、0.0002 mm、0.0008°和-0.0012°, 全视场 RMS均小于 0.03λ, 明显优于传统的灵敏度矩阵法。

在地基望远镜对太空目标的宽光谱成像观测过程中, 大气色散会严重影响低仰角下图像的信噪比和清晰度。传统的色散棱镜补偿方法存在着生产加工难度大、控制系统复杂、装配困难等问题, 不利于移动和小型化的地基望远镜的应用。提出了一种基于图像反卷积的大气色散修正方法, 不需要增加额外补偿设备, 能够在低信噪比情况下有效修复色散图像。该方法首先利用多次收敛分割算法对图像进行星点分割处理, 随后利用图像反卷积的方法, 对图像进行色散补偿。在1.8m望远镜系统上对恒星的观测和色散补偿实验结果表明, 该方法在不同信噪比下均有复原效果, 平均恢复出目标90%的能量, 信噪比提高到3倍以上, 恢复效果与色散棱镜补偿法相当。

风载是影响地基望远镜性能的主要因素之一，为了研究风载荷的作用以及对望远镜性能的影响程度，首先建立了望远镜、圆顶和流场的几何模型。然后利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析了在外界风速为10 m/s的情况下，3种不同高角(30°、60°、120°)流场中截面空气速度、压力、湍流动能以及主镜面的静压力的瞬态分布，最后通过有限元方法获得了主镜去除刚体位移后的面形。仿真结果表明，望远镜以不同高角观测时主镜面静压力功率谱密度与Gemini望远镜的实测结果接近，真实模拟了风载荷的作用。由风载引起的镜面变形RMS值分别为3.74E^-1 nm，2.5E^-2 nm，1.71E^-1 nm，满足面形精度要求。

根据望远镜测角系统的精度需求, 分析了影响拼接式编码器测角精度的误差源, 以及多读数头测角消差原理, 确定了采用相位相差90°的4读数头的测角方式。在某望远镜方位轴系转台进行了逆时针和顺时针方向的测角试验, 通过对测角数据进行谐波分析并补偿后, 得到两组实验测角误差RMS分别为0.34″、0.38″。实验表明, 相位相差90°的均布4读数头的测角方式消除了由轴系误差、编码器安装位置误差和钢带安装盘部分圆度误差对测角精度的影响, 实现了亚角秒级测角的目的。研究结果可用于大口径望远镜设计阶段的误差分析与分配、预估测角精度, 为降低设计和加工误差提供参考。

针对望远镜对高精度测角技术的要求, 分析了机械安装偏心、加工椭圆度误差、轴系晃动等对新型拼接式钢带光栅编码器测角的影响, 并制定了相位差为90°的4读数头软件细分测角方案。在机械安装偏心为10 μm、 加工椭圆度为2 μm、轴系晃动为0.6″的实验平台上进行了逆时针和顺时针测角实验, 两组实验测角误差RMS值分别为0.393″和0.488″。实验表明: 该测角方案能消除机械安装偏心、加工椭圆度误差等对测角数据的影响, 实现了亚角秒级测角。

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量，根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数，降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型，并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算，得到保持光学系统恒温所需的加热功率，根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析，对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在 (20±1)℃范围内，表明漏热补偿效果较好；瞬态分析结果表明，在飞行拍摄的过程中，温控系统将光学系统的温度控制在 17.5℃~20.5℃范围内，满足热控指标要求，为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。

针对大口径大视场望远镜的需求，设计了一种用于大口径望远镜的机械快门，其通光口径可达φ 200 mm，具有快速启停，定位准确，不同倾角下两叶片同开同闭等特点。机械结构设计中采用同步传送带和步进电机作为其传动装置具有平稳、速度快、定位准等特点；步进电机的控制、驱动设计中采用 DSP发生 PWM脉冲波控制电机的速度与位置；同时采用了指数型加减速曲线实现快门的快速启停。实验结果表明，研制的快门叶片打开或关闭时间达到 0.2 s，稳定性高，整体结构设计巧妙、紧凑，完全可以满足大口径望远镜的使用要求。

对流层内，环境温度随海拔高度的升高而降低。为了补偿温度变化对成像质量的影响，设计了主动调焦式航空相机物镜：f=400 mm、视场角2ω=10° 、F数为8、波段460～750 nm、总长380 mm、后截距150 mm；该物镜在常温常压下，调制传递函数(MTF)fMT≥0.52（70 lp/mm），接近衍射极限；各视场弥散斑均方根(RMS)直径大小约3.6 μm；该相机包括一调焦组，移动范围为±5 mm，调焦组每移动0.1 mm，焦平面约移动0.026 mm。针对设计结果，随后进行了温度水平分析和温度梯度仿真。对于温度水平分析，在-60 ℃～+60 ℃下进行了稳态调焦分析，分析结果表明经调焦组主动调焦后，物镜成像质量与常温下相差不多，可成清晰像；于此同时，相机可在调焦完成后，在温度宽度为±16 ℃的范围内保证像质。对于温度梯度仿真，人为地对各透镜单独设定温度场得到20 ℃轴向、径向温度梯度，有限元仿真及相应的计算结果表明，经主动式温度调焦后，在温度梯度情况下，相机物镜依然保证成像清晰。

21 世纪初，针对大型天文望远镜传动特点，研制开发了适用于大型天文望远镜的弧形电机拼接的直接传动方式。这种传动方式有诸多的优点，但是存在较大推力波动，这将直接影响望远镜的跟踪精度。针对该种传动方式的缺点，本文采用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的方法对电机进行控制，采用Matlab/Simulink 建立了弧形电机的仿真模型和矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明，电机在带负载的情况下，可以获得快速的动态响应和平稳的水平推力，三相电流接近理想的正弦波形，从而使电机得到平稳的速度和推力，保证了电机的运行性能，满足望远镜跟踪需求。

A 127-element adaptive optical system has been developed and integrated into a 1.8-m astronomical telescope in September 2009. In addition, the first light on a high-resolution imaging for stars has been achieved (September 23, 2009). In this letter, a 127-element adaptive optical system for 1.8-m telescope is described briefly. Moreover, star observation results in the first run are reported. Results show that the angular resolution of the system after adaptive optics correction can attain 0.1 arcsec, which approaches the diffraction limit of 1.8-m telescope at 700–900 nm band.