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2021-10-21 17:49 |
中科院云南天文臺環(huán)形拼接鏡面主動光學技術研究獲進展
近期，中國科學院云南天文臺天文技術實驗室博士生王斌、高級工程師戴懿純，副研究員許方宇、正高級工程師金振宇與南京航天航空大學教授楊德華合作，在兩鏡系統(tǒng)的主動光學實驗平臺上完成了兩鏡系統(tǒng)的共相保持。該實驗首次采用了邊緣傳感器和光學傾斜傳感器聯(lián)合探測的方式實現(xiàn)拼接鏡面的閉環(huán)控制，驗證了環(huán)形拼接主鏡閉環(huán)控制實現(xiàn)共相保持的可行性。環(huán)形拼接主鏡方案是中國巨型太陽望遠鏡（CGST）主鏡的重要備選方案之一。該實驗系統(tǒng)的主動控制方案和共相保持結果以Active maintenance of a segmented mirror based on edge and tip sensing為題，發(fā)表在Applied Optics上。 :Li)]qN.I
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拼接鏡面的共相保持技術是超大口徑天文望遠鏡實現(xiàn)衍射極限成像的關鍵技術。中國巨型太陽望遠鏡基于環(huán)形主鏡的光學設計解決了大太陽望遠鏡熱控和高精度磁場測量之間的矛盾。環(huán)形主鏡只能采用近似梯形子鏡拼接的方式，前期研究表明，環(huán)形主鏡的拼接方案需要子鏡邊緣傳感器和子鏡傾斜傳感器聯(lián)合探測的方式才有可能實現(xiàn)共相保持。為驗證環(huán)形主鏡拼接主動控制方案的可行性，并推進中國巨型太陽望遠鏡的研制進程，科研人員合作研制出兩鏡系統(tǒng)主動光學實驗平臺。 Oc1ZIIkh\
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兩鏡系統(tǒng)的主動光學平臺主鏡由兩塊半圓形子鏡構成（圖1），在拼接方式上此實驗系統(tǒng)與環(huán)形拼接望遠鏡相似（子鏡之間只有一條拼縫）。研究首次采用了機電型子鏡邊緣高度測量與光學型子鏡傾斜測量結合的控制方式，并通過系統(tǒng)集成建模和實測系統(tǒng)動態(tài)特性的分析方法，利用積分控制器實現(xiàn)了兩鏡系統(tǒng)的共相保持。在100分鐘的共相保持實驗中，鏡面誤差的均方根值保持在18nm，子鏡間傾斜誤差的均方根值保持在0.012 arcsec，子鏡間平移誤差的均方根值保持在6.15 nm。共相保持的閉環(huán)調(diào)整帶寬為0.05Hz，能夠滿足拼接鏡面主動光學校正的基本要求。其中，子鏡邊緣高度測量采用了單級型的電容傳感器，而子鏡傾斜測量采用了自行研發(fā)的基于Shack-Hartmann波前探測的傾斜測量方法。該光學測量方案利用位于子鏡內(nèi)部的探測子孔徑提取子鏡的傾斜信息，還可利用位于子鏡拼縫上的子孔徑進行子鏡邊緣高度的光學定標和實時光學測量，該光學測量方法將有望利用實時光學測量的方法實現(xiàn)子鏡的共相保持，從而避免周期性的拼接鏡面望遠鏡主動調(diào)整（子鏡面形的光學定標）或可在很大程度上縮短主動調(diào)整的周期，從而簡化拼接鏡面主動光學的實施過程。 d)@M MF
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