Journal of Applied Optics, Volume. 44, Issue 5, 998(2023)
Design and analysis of support structure of small and medium-sized common optical path system
Figures & Tables(15)
Fig. 4. Surface shapes of primary and secondary mirror after removing rigid body displacement and defocus at 60 ℃ temperature difference
Fig. 5. Optical indexes under uniform temperature difference of 60 ℃
Fig. 6. Surface shapes after removing rigid body displacement and defocus when primary mirror axial temperature gradient is 10 ℃
Fig. 8. Surface shapes after removing rigid body displacement and defocus when primary mirror radial temperature gradient is 10 ℃
Table 1. Commonly-used mirror materials and properties
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材料 密度ρ/(g/cm3) 弹性模量E/GPa 泊松比μ 热膨胀系数α/（10−6/℃） 导热系数k/（W/mK） FS 2.19 72 0.17 0.50 1.40 ULE 2.21 67 0.17 0.03 1.31 Zerodur 2.53 91 0.24 0.05 1.64 K9 2.52 79.2 0.211 7.6 1.1 Al 6061 2.70 68 0.33 22.5 167 Be I-70 1.85 287 0.08 11.4 216 SiC（HP） 3.20 455 0.14 2.40 155 SiC（CVD） 3.21 466 0.21 2.20 300 SiC（RB） 3.09 406 0.17 3.5 156
Table 2. Commonly-used optical support structural materials and properties
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材料 密度ρ/(g/cm3) 弹性模量E/GPa 泊松比μ 热膨胀系数α/（10−6/℃） 导热系数k（W/mK） 铝合金 2.70 68 0.3 22.5 167 钛合金 4.40 114 0.33 8.6 7.4 镁合金 1.80 40 0.3 25 201 殷钢 8.90 141 0.3 0～2 13.7 Al/SiC 3.00 100～180 0.25～0.35 8～16 155～225
Table 3. Optical indexes at 60 ℃ temperature difference
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工况 材料组合 去除刚体位移和离焦后的面型 相面光学指标（中心视场） 主镜RMS/λ 次镜RMS/λ 点列斑RMS半径/µm 波前RMS/λ MTF@63 lp/mm 初始状态 − − − 1.3 0.008 8 优于0.45 60 ℃温差 殷钢和ULE 0.0106 0.00069 2.4 0.021 8 优于0.45 钛合金和K9 0.0065 0.0138 1.9 0.015 9 优于0.45
Table 4. Optical indexes under temperature gradient of 10 ℃
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温度梯度 材料组合 去除刚体位移和离焦后的面型 相面光学指标（中心视场） 主镜RMS/λ 点列斑RMS 半径/μm 波前RMS/λ MTF@63 lp/mm 轴向 殷钢和ULE 0.00084 1.429 0.016 7 优于0.4 钛合金和K9 0.1871 21.731 0.289 7 远差于0.4 径向 殷钢和ULE 0.0013 1.359 0.010 2 优于0.45 钛合金和K9 0.3572 54.234 0.630 2 远差于0.4
Table 5. Modality and vibration types
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阶次 殷钢和ULE组合 钛合金和K9组合 频率/Hz 振型描述 频率/Hz 振型描述 1 263.55 主镜沿光轴方向平动 245.27 主镜沿光轴方向平动 2 269.97 次镜沿光轴方向平动 249.27 主镜Y向平动 3 276.66 主镜Y向平动 251.16 次镜沿光轴方向平动 4 296.3 主镜X向平动 266.12 主镜X向平动 5 335.9 主镜绕Y轴摆动 312.24 主镜绕Y轴摆动 6 352.77 主镜绕光轴横滚 321.85 次镜X向平动
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Xiaoqiang YANG, Zhong TAO, Yingqi LIU. Design and analysis of support structure of small and medium-sized common optical path system[J]. Journal of Applied Optics, 2023, 44(5): 998
Paper Information
Category: Research Articles
Received: May. 20, 2022
Accepted: --
Published Online: Mar. 12, 2024
The Author Email: YANG Xiaoqiang (sdk215@163.com)
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