为了实现空间望远镜大型光学载荷的在轨更换, 设计了一种能够实现在轨快速拆装的定位机构, 并针对其核心问题即在轨重复定位精度进行了研究。首先, 选定了一种能够避免热应力的运动学定位方式。在此基础上设计了定位机构, 并根据刚体的微小角位移是矢量并符合矢量合成法则的原则, 利用角位移矢量合成的方法推导出了光学载荷的转角数学模型; 然后, 设计杆系结构模拟了光学载荷及其框架, 同时为了模拟光学载荷在轨拆装的微重力环境, 利用微重力模拟的常用方法悬吊法设计了悬吊装置, 以实现光学载荷模块的重力卸载; 最后, 搭建了试验检测环境, 对光学载荷模块进行重复拆装试验, 利用经纬仪及数显千分表进行检测, 并处理试验结果得到了重复定位误差值。结果表明, 光学载荷模块的重复安装转角误差最大为±28.8″, 平移误差最大为±0.057 mm。本文研究能够为在轨可更换载荷定位机构的设计提供参考, 具有理论意义和应用价值。

根据相关理论设计了一台镜片防雾功能测试装置。激光器发出的激光经半透半反镜透射,穿过待测镜片,进入充满饱和蒸气的水浴槽中,被激光专用高反射镜反射,透过待测镜片,经半透半反镜反射,被照度计所接收,通过计算镜片刚放入时和镜片放入8 s后照度值的比较,判断镜片是否有防雾功能。并在VB环境下开发配套软件,配合控制系统电路,全自动完成测试,避免因人为因素产生误差。测试过程简单、科学、客观,使测试结果具有高的重复性与准确性。

为深入了解负折射率媒质的奇异传输特性，基于斯涅耳折射原理，设计并加工了一种用于测试X波段(8.2~12.4 GHz),以亚铁磁材料为基体,内嵌金属线阵列宏结构的负折射率介质样品折射特性的实验装置。分别测试了楔形石蜡样品和楔形负折射率介质样品在X波段的折射特性,对石蜡样品测试结果的分析证明了该折射特性测试装置的有效性，对负折射率介质样品测试结果的分析证明了合成介质确实具有负折射效应。通过电磁仿真方法，测试了平行板负折射率介质的波束位移特性，进一步证明了该种合成介质的负折射特性。

基于光电转换基本原理，设计并研制了用于转镜式高速扫描相机扫描速度的检测装置，包括均匀脉冲光源、精密双狭缝、超快响应光电转换器以及高带宽、高采样率数字示波器等。论述了检测装置的核心部件，用该装置实测了SJZ－15型转镜扫描相机名义扫速为4．5mm／μs的扫描速度，计算出了扫速不均匀性。按照国军标GJB3756，对检测装置的测量不确定度来源进行了分析，给出了该装置的不确定度评定方法及测量不确定度，对检测结果的评定表明，该检测装置的相对测量不确定度不大于0．1%，远低于目前转镜扫描相机的最大扫速不均匀性水平。实验证明，设计的检测装置具有很高的准确度和可靠性。