基于SiC材料的空间相机非球面反射镜结构设计

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1、第36卷第5期红外与激光工程2007年10月Vol.36No.5InfraredandLaserEngineeringOct.2007基于SiC材料的空间相机非球面反射镜结构设计张学军,李志来,张忠玉(中国科学院长春光学精密机械研究所,吉林长春130033)摘要:针对空间相机中优质轻型光学反射镜对材料提出的要求,详细讨论了设计基于SiC材料空间反射镜的一系列问题,包括径厚比的选择、支撑点数量、轻量化结构形式、材料特性匹配等,提出了一种背部半封闭、三角形孔的轻量化形式,并设计制造了!600mm轻量化SiC反射镜实验件。抛光后反射镜面

2、形精度优于"/20rms。为验证重力变形的影响,将反射镜分别旋转了90°和180°,用Zygo干涉仪检验,3个方向检测结果误差均小于"/100rms。在此基础上设计完成了某空间相机中的SiC非球面主镜、次镜、第三镜,结果表明基于SiC材料的反射镜在重力变形、谐振频率、热变形等方面均能满足使用要求,而且与玻璃材料相比,在很大程度上降低了重量。关键词:碳化硅;空间相机;反射镜;非球面中图分类号:V447文献标识码:A文章编号:1007-2276(2007)05-0577-06Spacetelecopeasphericalmirrors

3、tructuredesignbasedonSiCmaterialZHANGXue#jun,LIZhi#lai,ZHANGZhong#yu(ChangchunInstituteofOpticsandFineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China)Abstract:Accordingtothedemandofmaterialofhighqualityreflectionmirrorinspacetelescope,thedesignissue

4、sforSiCmirrorsuchasaspectratioofdiametertothickness,light#weightingstructure,numberofsupportpoints,charactericmatchandsoonarediscussed.Anewdesignwithsemi#closedbackandtriangularholelight#weightingstructureisproposed.Toverifyitsreliability,a600mmdiameterlight#weighting

5、SiCmirrorwasdesignedandmanufactured,thefinalsurfacefigureaccuracyissuperiorto"/20rmsafterpolishing.InterferometricmeasurementwithZygointerferometeratthreeorientationsof0°,90°,180°wastakenrespectively,thedifferenceislessthan"/100rms.Basedontheabovediscussions,theprimar

6、ymirror,secondarymirrorandtertiarymirrorinaspacetelescopeandtheprimarymirrorofmissileguideropticsweredesigned,ithasproventhattheperformancesuchasself#weightdeflection,fundamentalfrequency,thermalstabilityallmeetstherequirement.Inaddition,comparedtoglassmirrors,SiCmirr

7、orscanreducebigamountofweight.Keywords:SiC;Spacetelescope;Reflectionmirror;Asphere0引言射了自己的侦察卫星。空间侦察相机核心元件—优质轻型光学反射镜对在现代高技术条件下,空间侦察相机在战略侦[1-9]反射镜材料提出了极高的要求。它应具备如下特性:察、导弹预警和商业探察方面扮演着日益重要的角色。美国、俄罗斯、法国、以色列、日本、韩国都相继发(1)热稳定性,在空间条件下温度变化很大,这要求镜收稿日期:2006-11-20;修订日期:2006-12-13基

8、金项目:中科院三期创新支持项目作者简介:张学军(1968-),男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要研究方向为大口径非球面加工与检测、新型空间反射镜制造、空间相机总体设计等。Email:zxj@ciomp.ac.cn578红外与激光工程第36卷体