大口径分块望远镜主镜的误差分析与共相探测方法研究

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1、丢种妇１矣蓉ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯ…ＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ博ｉ学位论文国ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＇＇＇‘；＇＝＊？？＜－！＾Ｆ＇１Ｓ＾舅＇＊键１飞ｔＴ＾ｒ＊‘ＩＩ＇ｉ’ＶＩ＾ｖ／■Ｉ论丈题目大口径分块望远镜主镜的误差分析—与共相探测方法硏究Ｈｊ学科专业光学工程ｊＢｊｊ＾学号２０１０１１０５０３０１作者姓名廖周指导教师鲜浩妍究员＿Ｉ独

2、创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名曰期一。作年Ｊ月曰一斥／＼论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全、．部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）＾作者签名导师签名：＾Ｊｙ（／曰期：抑月曰严／分类号密级注1UDC学位论文大口径分块望远镜主镜误差分析与共相位探测方法研究（题名和副题名）廖周（作者姓名）指导教师鲜浩研究员中国科学院光电技术研究所成都邱琪教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业光学工程提交论文日期2014.09论文答辩日期

4、2015.06.01学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月22日答辩委员会主席姜文汉评阅人丛明煜，孙长森，张家雨，李学春，刘永智注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ERRORANALYSISOFSEGMENTEDPRIMARYMIRRORANDRESEARCHONCO-PHASINGMEASUREMENTADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor

5、:LiaoZhouAdvisor:Prof.XianhaoandQiuQiSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要大口径望远镜在天文研究中具有重要意义。为了满足天文研究的需要，要求天文望远镜具有更强的探测能力和更高的分辨力，即可更清晰的看见更远和更弱的目标，因此要求望远镜的有效观测口径越来越大。由于传统的单块望远镜主镜在口径增大时受到镜坯制造，加工、装调、检测以及成本等方面的限制。采用分块拼接主镜技术是增大望远镜有效口径的一种技术途径，也是目前国际上建设甚大型望远镜的趋势。拼接主镜方法是

6、用多个可单独控制调整的小口径反射镜拼接成为所需大口径望远镜主镜。拼接望远镜由于主镜的拼接误差带来共焦和共相等一系列问题，跟单主镜望远镜相比较，在望远镜系统的光学性能和分析方法方面有很大不同。需要对其进行深入详细的分析计算，研究拼接误差与分块望远镜近场特性和远场特性的关系，并确定其拼接误差容限等，为拼接望远镜的设计提供依据。本论文针对10m口径拼接望远镜光学系统开展了如下工作：研究了拼接主镜中六边形分块镜非球面度的计算、拼接望远镜光学系统的光学特性以及主镜拼接误差对望远镜光学系统的影响、拼接主镜共相位误差的探测等。主要研究内容分为以

7、下几个部分。1.建立了拼接主镜的仿真模型，提出了一种新的计算非球面度的方法。这种方法采用了特征点拟合，解决了任意形状任意光学对称轴的离轴非球面镜的非球面度计算问题。并利用拉格朗日条件极值法，避免了在非球面度计算中由于采用最小二乘法时存在的非线性求解问题。此计算方法可靠，精度高可达到。2.从衍射光学理论着手，推导出分块拼接望远镜的解析理论公式，建立了任意规模拼接望远镜的物理模型。分析了主焦面上的远场光学特性，计算了分块镜平移误差(Pistonerror)、倾斜误差(Tip-tilterror)以及分块镜间隔对光学系统性能的影响。得到

8、分块镜平移误差和倾斜误差对望远镜远场的综合作用为各自误差量作用的乘积。3.利用几何光学理论，建立了拼接望远镜光学系统的光线追迹模型。利用该模型可计算拼接望远镜光学系统的波相差、点扩散函数、光学传递函数、斯特列尔比等。此模型的建立，解决了衍射光学理论