子孔径拼接检验离轴非球面方法的研究

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1、硕士学位论文子孔径拼接检验离轴非球面方法的研究作者姓名：孙杉杉指导教师:郑奕副研究员中国科学院南京天文光学技术研究所学位类别:工程硕士学科专业:仪器仪表工程培养单位:中国科学院南京天文光学技术研究所2016年5月Researchonthemethodofsub-aperturestitchingtestingforoff-axisasphericsurfaceByShan-shanSunADissertation/ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartial

2、fulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofAutomationNanjingInstituteofAstronomicalOptics&TechnologyChineseAcademyofSciencesMay,2016中国科学院大学直属院系研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均

3、已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学直属院系学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密的学位论文在解密后适用本声明。作者签名：导师签名：日期：日期摘要天文望远镜的口径直接影响分辨率和集光能力，因此口径越来越大。10米的Keck望远镜创造性的提出、并实现了拼接镜面技术，突破了单一镜面口径的限制。目前正在建造光学望远镜欧洲极大望远镜（Eu

4、ropeanExtremelyLargeTelescope，E-ELT）、三十米望远镜（ThirtyMeterTelescope，TMT）都采用了拼接镜面技术。这些望远镜的主镜都由数百块离轴非球面拼接而成，其面形检验是工程的主要难点。本文对拼镜面望远镜普遍使用的1.5米离轴非球面，提出使用子孔径拼接进行面形检测的方法，主要的工作有：1.离轴子镜的非球面度分析：首先根据最少材料去除量的原则，编制了最接近球面的计算程序，使用三十米望远镜参数，计算出其最接近球面的大小；其次，使用Zernike多项式对离轴子镜面形进行分析，结果表明离焦、像散和慧差是

5、主要组成部分。2.拼接栅格设计与近零补偿方法：综合考虑子孔径大小、重叠区域面积、像差补偿量，提出了6次、13次、25次拼接的栅格方案；通过数值计算，对450mm和600mm子孔径使用近零补偿的方案进行可行性验证。3.拼接重叠区上的正交多项式分析方法：重叠区域上（橄榄形域）的数据处理对拼接精度很重要，首先推导了橄榄形域的数学表达式，然后采用非迭代正交方法将Zernike多项式在橄榄形域进行了正交化，获得了前15项多项式的表达式，最后对其应用做了介绍。4.检测平台设计和对准方法的分析：提出使用五轴机床平台来检测离轴非球面，阐释了涉及的主镜坐标系、

6、子镜坐标系、局部坐标系和机床坐标系，及其相互转换方法，进而推导出干涉仪和镜面的相对运动公式。研究内容有望使用在大口径离轴非球面的子孔径拼接检验中。关键词：离轴非球面，子孔径拼接检验，橄榄形域，对准控制AbstractTheapertureofthetelescopeaffectstheresolutionandtheabilityofcollectinglightdirectly,soitisbecominglargerandlarger.10metertelescope,Keck,putforwardandachievemosaicmirr

7、ortechnology,breakingthelimitofasinglemirroraperture.ExtremelyThirtyTelescope(E-ELT)andtheThirtyMetersTelescope(TMT)arecurrentlybeingconstructed.Themainmirrorofthetelescopeismadeupofhundredsofnon-sphericalsurfaceatpresent,andthesurfaceinspectionisthemaindifficultyoftheproje

8、ct.Inthispaper,the1.5meteroffaxisasphericsurfaceisgenerallyusedforthemirrortelesco