国家重点基础研究发展计划(2011CB013205)
- 作品数：17 被引量：112H指数：8
- 相关作者：张学军郑立功薛栋林邓伟杰胡海飞更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程理学化学工程自动化与计算机技术更多>>
- 倾斜计算全息板标定补偿器误差被引量：1
- 2015年
- 为了标定利用补偿器检测非球面的精度,提出采用倾斜计算全息法(CGH)校验补偿器,并将补偿器精度提高。介绍补偿器检测离轴非球面基本原理,同时结合工程实例,设计补偿器检测860 mm×600 mm的离轴高次非球面,通过加工与装配,仿真分析出装配后的补偿器精度为2.91 nm[均方根(RMS)值]。设计了利用倾斜式的计算全息板检测该补偿器的实验,并分析出利用该CGH校验补偿器的精度为1.79 nm(RMS值)。结果表明,受限于补偿器光学元件加工和组装精度,其检测精度未知,通过对补偿器误差进行检测与标定,可以确定利用该补偿器检测非球面的可行性并将其精度提高。
- 朱德燕李明薛栋林薛栋林
- 关键词：补偿器离轴非球面光学检测
- 计算全息图补偿检测离轴非球面中的投影畸变校正技术被引量：17
- 2013年
- 为了校正利用计算全息图(CGH)补偿检测离轴非球面引入的二维投影畸变,提出了基于检测光路仿射变换的投影畸变校正方法。通过追迹检测光路求解畸变映射函数,借助镜面特征点实现畸变校正结果与镜面的高精度对准,利用校验特征点实现校正误差检验。将该技术实际应用于某项目800mm×600mm离轴非球面主镜检测和加工,检测结果与工件面形位置误差由校正前80mm降低至1mm以下。根据畸变校正后的数据,对该镜采用离子束抛光,最终面形精度[用均方根(RMS)误差表示]达到0.0162λ(λ=0.6328μm)。
- 曾雪锋闫锋薛栋林邓伟杰李锐钢郑立功张学军
- 关键词：全息非球面检测仿射变换离轴非球面计算全息图
- 大口径反射镜分析驱动设计与优化被引量：8
- 2013年
- 提出基于高精度有限元分析和优化算法的分析驱动设计方法,实现了大口径反射镜的快速设计。首先使用商业CAD软件设计反射镜的概念模型,其模型的构型只受少数关键参数控制。然后针对概念模型进行高精度有限元分析,得到能够权衡计算精度和计算代价的有限元模型。接着对反射镜的概念模型进行布局优化设计。最后提出反射镜的详细模型,并对其进行参数优化设计。该设计流程通过Isight平台集成后自动运行,并回避了传统上光机结构设计流程依赖于几何模型的不足。基于该集成流程,设计了一个1.5 m口径反射镜,分析得到其面形PV值小于λ/12,RMS值小于λ/56(λ=632.8 nm)。设计结果表明,该方法具有很高的设计效率和实用性。
- 胡海飞关英俊赵思宏郑立功
- 关键词：大口径反射镜结构优化
- 大口径反射镜加工机床在线检测高精度对准方法被引量：2
- 2015年
- 本文提出了基于特殊点对靶标的快速对准装置,实现机床加工臂和检测臂初始扫描位置自动高精度复位。靶标由外围区域四组放大倍率标定点对和中心区域大小对准点对组成;对准装置经初次使用前的畸变校正后,每次自动识别靶标区域完成自动对焦;根据外围点对进行放大倍率标定;自动识别中心大小点对并对其进行坐标定位;根据当前点对靶标位置计算与理想位置角度量和平移量偏差,指导机床转台和导轨互相配合,迭代调整直至完成精确对准。实验表明该方法对准精度约为5μm,优于几十μm的机械定位精度,更利于实现超高精度光学加工的快速收敛,提高大口径反射镜加工效率。
- 陶小平
- 关键词：光学制造在线检测大口径反射镜图像配准
- 高衍射效率衍射望远镜系统的设计/加工及成像性能测试被引量：7
- 2017年
- 为提高衍射效率,设计并制作了口径为300mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率,实验结果表明:衍射物镜在波长632.8nm处的衍射效率为66.4%,达到理论值的82%.搭建了衍射成像系统光路,分别采用10μm星点孔与分辨率板,测试了系统的成像性能.实验测得星点像直径为44μm,分辨率板的极限分辨率达到84lp/mm,接近该系统的理论计算值,表明该衍射成像系统具有较好的成像性能.
- 王若秋张志宇国成立薛栋林张学军刘华
- 关键词：光学设计空间望远镜衍射元件衍射效率
- 光学制造中频残差对光学调制传递函数的影响被引量：9
- 2015年
- 为了研究光学表面制造残差对成像系统性能的影响,提出了基于光学系统出瞳位相差的空间频段误差划分方法,推导出了统计意义下的中频(MSF)误差对调制传递函数(MTF)的影响函数解析式,确定了MTF受中频误差影响的特征分辨率.对比低频(LSF)误差与MSF误差影响的区别,MSF误差导致系统调制传递函数从低分辨率处开始迅速下降,并根据中频影响函数解析式得到MSF误差导致MTF曲率突变特征分辨率.
- 曾雪锋张学军
- 关键词：光学制造成像模型调制传递函数
- 大口径标准球面镜组研制与应用被引量：9
- 2014年
- 为了实现大口径凸面反射镜检测,研究了大口径标准镜组的设计与研制技术。针对口径Φ为350mm、焦距为4400mm的标准球面镜组,完成了标准镜头设计分析、面形和曲率半径误差标定以及系统集成与实验验证。光学设计软件模拟分析结果表明镜头设计波像差达到0.0001λ[峰谷值(PV),λ=632.8nm],该标准镜头参考球面标准镜面形加工精度达到0.088λ(PV,λ=632.8nm)、0.006λ[均方根(RMS),λ=632.8nm],某项目Φ为320mm、R为4092mm的碳化硅凸面反射镜最终加工检测结果达到0.102λ(PV,λ=632.8nm)、0.011λ(RMS,λ=632.8nm)。结果表明采用该大口径标准球面波透镜组为大口径长曲率半径凸面反射镜提供了一种高精度检测的手段,解决了大口径长曲率半径凸面反射镜检测难题,采用该标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法也可完成浅度非球面或自由曲面面形实时高精度检测。
- 薛栋林
- 关键词：光学制造大口径
- 用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件被引量：6
- 2017年
- 为满足空间成像领域对大口径、轻量化、高衍射效率光学衍射元件的需求,研究了薄膜衍射元件微结构设计及制作工艺。应用Zemax光学软件设计了320 mm口径,F/#100的四台阶薄膜菲涅尔衍射元件,并利用Matlab软件将连续位相结构转化为离散化台阶分布。研究了薄膜菲涅尔衍射元件的制作技术,选用透明聚酰亚胺薄膜作为基底材料,以石英玻璃作为复制模板,通过多次旋涂的方式实现了厚度为20μm的衍射薄膜制作。应用Solidworks软件设计并加工薄膜支撑装置。测量复制基板及薄膜对应区域的微结构,实验结果表明条纹线宽转移偏差小于1.3%,台阶深度偏差小于8.6%。搭建光路测试在波长632.8 nm处衍射效率平均值为71.5%,达到了理论值的88%。实验结果表明,制作的薄膜重量轻,复制精度高,并且具有高衍射效率,满足空间望远镜的应用要求。
- 王若秋张志宇张志宇薛栋林
- 关键词：大口径聚酰亚胺衍射效率
- 三角机加工大口径离轴抛物面技术被引量：1
- 2016年
- 为了实现大口径非球面镜的加工,设计制作了三角机加工中心,该加工中心具有三工位设计。基于该加工中心提出了一套非球面镜加工模型,每个工位只需利用两个转动轴即可实现大口径非球面镜的遍历加工,同时加工工位与检测工位可以互换,节约成本的同时提升加工效率。为了验证加工模型的可行性,结合工程实例,利用该加工中心对一口径为1 450 mm的离轴抛物面Si C反射镜进行了加工,实验结果表明,经过一轮迭代加工后,反射镜面形结果由PV 4.653μm、RMS0.409 7μm收敛到PV 3.585μm、RMS 0.258 1μm,RMS收敛达37%。验证了模型的精度及可行性。
- 张鑫罗霄闫力松张峰张学军
- 关键词：大口径离轴非球面光学加工加工中心
- 离子束抛光去除函数计算与抛光实验被引量：13
- 2015年
- 由于传统的离子抛光工艺采用的确定去除函数的方法操作复杂且成本很高,本文提出了利用法拉第杯对离子束流空间分布进行测量、标定的方法,并计算得到不同离子源工作参数对应的去除函数。首先,基于离子束抛光材料去除原理,研究了离子束抛光过程中束流分布与能量对去除函数的影响,并提出简化的离子束抛光去除函数模型。然后,设计实验并得出离子束流空间分布与去除函数相关参数间的关系,计算得到了不同离子源工作参数产生的离子束流对应的去除函数。对硅和融石英玻璃的相关实验表明:利用法拉第杯扫描结果计算相同材料的去除函数的单位时间体积去除率与实际测量值误差小于2%。结合抛光实验,对Φ800mm碳化硅表面硅改性层平面镜进行抛光,得到的初始面形误差均方根(RMS)值为57.886nm,两次抛光后RMS值为11.837nm,收敛率达到4.89,满足精密光学加工对去除函数的确定性及精度的要求,并大大提升了确定去除函数的效率。
- 唐瓦邓伟杰郑立功张学军
- 关键词：光学加工去除函数
