【摘 要】
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光学望远镜在现代天文观测中起到至关重要的作用,而望远镜口径的规格往往决定了其极限角分辨力的大小。在天文望远镜发展的过程中,天文学家通过不断扩大望远镜口径来获得更强的汇聚光能力和更好的角分辨力。但大口径望远镜由于自身重量过大,会导致加工制造成本高、支撑系统多,运输安装困难等弊病,这些问题会直接导致镜面结构的形变和光学质量的下降。为了解决上述问题,采用拼接镜主动光学技术进行天文观测逐渐成为未来发展的重
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光学望远镜在现代天文观测中起到至关重要的作用,而望远镜口径的规格往往决定了其极限角分辨力的大小。在天文望远镜发展的过程中,天文学家通过不断扩大望远镜口径来获得更强的汇聚光能力和更好的角分辨力。但大口径望远镜由于自身重量过大,会导致加工制造成本高、支撑系统多,运输安装困难等弊病,这些问题会直接导致镜面结构的形变和光学质量的下降。为了解决上述问题,采用拼接镜主动光学技术进行天文观测逐渐成为未来发展的重要趋势。主动光学系统使用波前传感器探测畸变波前,利用波前复原算法对波前相位进行补偿,通过反馈系统控制镜面改变相对位姿,最终达到共焦、共相的状态。本文构建了以三块球面反射镜为基础的主动光学实验系统,对拼接镜共焦的检测与调整做出详细的分析与研究,最终实现拼接镜的tip和tilt误差均优于0.018"rms,S-H传感器检测到的离焦误差约为0.02λ,PV值优于0.06λrms。论文的主要研究内容及创新点包括:1、基于夏克哈特曼波前传感器构建了拼接镜相对位姿调整光学测试系统,结合镜面口径和曲率半径设计了可调节桁架支撑结构。2、基于三面拼接子镜的主动光学系统,利用相互独立的误差项控制方法,建立了光学成像像质和子镜拼接失调不同误差项之间的关系并通过仿真描述了具体的误差范围,为实验的检测和控制提供了理论模型。3、建立了三面子镜相对位姿变化与支撑系统促动器位移之间的对应关系,分析了基于夏克哈特曼波前传感器的拼接子镜空间位姿测试系统的误差传递机制,实现了拼接镜相对空间位姿的校正。4、采用多帧取样的方法对气流扰动所产生的随机误差进行修正,对传感器探测的波前信息进行处理,通过搭建光学测试系统,验证了主动共焦实验的合理性和可行性。
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