大型拼接太阳望远镜的主动光学调整技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王昆延 |
| 答辩日期 | 2025-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 季凯帆 ; 戴懿纯 |
| 关键词 | 太阳望远镜 拼接镜面 主动光学 望远镜装调 共相调整 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on Active Optics Adjustment Technology for Large Segmented Solar Telescope |
| 英文摘要 | 中国巨型太阳望远镜（Chinese Giant Solar Telescope，CGST）是中国太阳物理学家提出的下一代大型地基太阳望远镜计划，其主镜的一种备选方案为环形拼接镜面，具备热控设计灵活、结构对称、偏振交扰小等优势，能够显著降低主镜在加工、检测、运输、镀膜及后期运行过程中的成本与风险。在该方案中，拼接镜面主动光学调整技术是核心关键技术之一。然而，作为一台工作于可见光波段的太阳望远镜，CGST对主镜面形精度的要求显著高于红外波段的望远镜，这在高精度共相方面提出了更为严苛的技术挑战。此外，复杂的观测环境使得子镜状态易受外界扰动影响，因此实现高效的共相调整至关重要。尽管前期已围绕CGST开展了大量主动光学关键技术研究，并取得了系列阶段性成果，但目前尚未在完整的环形拼接镜实验系统上开展共相调整实验研究。为此，实验室搭建了“800 mm环形拼接镜系统”实验平台，用于开展拼接镜面主动光学关键技术的系统研究。本论文主要包含以下四个方面的研究：1.成功搭建800 mm环形拼接镜系统，明确了系统的面外自由度调整需求及面内自由度装调要求。提出并实施了一套拼接镜系统的初始装调流程，使子镜的倾斜误差被控制在 ±6 角秒以内，装调后的剩余误差满足共相测量系统的捕获范围要求。2. 在共焦调整阶段，提出了一种基于交叉定标的精共焦方法，并将其运用在800mm环形拼接镜系统上完成了精共焦调整。实验结果表明，该方法较传统的Shack-Hartmann波前传感器方法共焦精度提升约3倍，且调整后的剩余平移误差可被多波长PSF(Point Spread Function,PSF)共相算法有效捕捉。同时，该方法能够记录促动器在共焦状态下的位置，便于系统快速恢复共焦状态。3. 在800mm环形拼接镜系统上实现可见光波段下的初步共相。实验结果显示，共相精度受限于子镜曲率半径的加工误差。为此，系统分析了曲率半径误差对共相性能的影响，提出了相应的误差测量方法，测量精度优于 7.5μmRMS(Root Mean Square,RMS)。明确了镜面加工精度要求：800 mm 环形拼接镜系统中子镜的曲率半径误差应控制在 70μm以内，CGST 系统则应控制在 88μm 以内。发展了一套适用于 CGST 复杂工作环境的高效共相调整方法：在满足镜面加工精度要求的前提下，首先采用本文提出的精共焦方法完成共焦调整，再结合双波长 PSF 共相算法实现最终共相。此外，还对多种共相调整模型进行了模式分析，以优化共相调整后的面形误差。4. 针对面内自由度装调误差对CGST成像质量的影响进行了研究。结果表明，目前三维测量仪器的装调精度尚不能满足系统要求。为此，基于激光跟踪仪装调结果，结合相位复原算法获取子镜波像差，并利用波像差与面内位移之间的映射关系，反推并修正面内自由度装调误差。分析结果表明，该方法能够满足CGST在可见光波段实现衍射极限成像的精度要求。本文通过在完整的环形拼接镜系统上开展共相调整实验，针对CGST提出了一套高效可行的共相调整方案，系统分析了共相调整过程中的关键影响因素并提出解决方案。本文的研究为CGST主镜方案的优化设计与工程实现提供了重要的技术支撑。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28970]  |
| 专题 | 天文技术实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王昆延. 大型拼接太阳望远镜的主动光学调整技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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