快速反射镜关键技术研究

·综述与评论·:1001-5078(2013)10-1095-09快速反射镜关键技术研究徐新行1,2,杨洪波1,王兵1,高云国1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院大学,北京摘要:快速反射镜(FSM)凭借其高精度、高分辨力、快响应等优点,被广泛应用于天文望远镜、自适应光学、复合轴精密跟踪等领域。尽管国内外关于FSM的研究较多,但少有对其关键技术的系统总结。首先,介绍了国内外FSM的发展现状和研究热点,分析了FSM的主要性能指标与各组成部分之间的关系。在延用FSM传统按支撑结构不同分类方式的同时,首次提出了按功能用途不同的分类方式,并针对各类FSM的结构特点和功能用途等进行了深入探讨;然后,在明确FSM结构组成的基础上,系统阐述了FSM系统中支撑铰链、工作镜体、驱动元件、测量元件和控制系统等关键技术,首次提出将柔性铰链分为四周分散式中心集中式及四周分散与中心集中相结合式的分类方式,并分别对驱动元件、测量元件的排布方式进行了对比分析。最后,通过对FSM系统各关键技术的归纳总结,提出了FSM向大口径、大角度、高精度、高响应和高承载等方向发展的趋势。关键词:快速反射镜;柔性铰链;刚性支撑;响应速度:TH703文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1001-5078.2013.10.03Researchonkeytechnologyoffast-steeringmirrorXUXin-hang1,2,YANGHong-bo1,WANGBing1,GAOYun-guo1(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China;Abstract:Fast-steeringmirror(FSM)whichhashighprecision,highresolutionandfastresponsespeediswidelyusedinastronomicaltelescope,adaptiveopticalsystem,precisetrackingsystemwithcompositeaxesandsoon.First-ly,developmentstatusofFSM,researchemphasisonFSMathomeandabroadareintroduced,correlationbetweenpri-maryperformancesandconstitutesofFSMisanalyzed.FSMclassifyingmethodaccordingtofunctionsisputforwardinsteadofconventionalclassifyingmethodaccordingtosupportstructure.Then,structurepeculiarityandfunctionsofFSMwithdifferentstylesarediscussed.Secondly,somekeytechnologiesonsupporthinge,glass,actuators,measuresensorandcontrolsystemofFSMareintroducedindetail,synchronously,differentarrangestylesofactuatorsandsen-sorsareanalyzedcontrastively.Atlast,developingdirectionofFSMwithbigdiameter,largeangle,highprecision,highresponsespeedandgreatbearingcapacityispointedout.Keywords:fast-steeringmirror;flexurehinge;rigidlysupport;1引言快速反射镜(FSM)作为发射光源与接收端之间控制光束传播方向的精密光学仪器,集光、机、电技术于一身,具有响应快、精度高、分辨力大等突出优点,已被广泛应用于天文望远镜、激光通讯图像稳基金项目:吉林省自然科学基金项目(No.201115123)资助,“863”项目(No.2011AA7031024G)资助。作者简介:徐新行(1983-),男,博士,研究方向为光学精密仪器的设计研究。E-mail:xxh123321xxh@163.com收稿日期:2013-03-281096激光与红外第43卷定、自适应光学、高精度激光合束、复合轴精密跟踪等领域[1-5]。长期以来,国内外关于FSM的研究就十分火热[6-8]。起初,主要立足于一些工程、基金项目如:美国马萨诸塞州技术研究所(MIT)为空间光通信实验研制了高带宽柔性轴式FSM[9-10];美国左手设计局(LHDC)与喷气推进实验室(JPL)合作设计了两轴柔性指向式FSM,用于补偿卫星姿态控制系统引起的抖动[11];美国国家天文台(NOAO)为麦哲轮巨型望远镜(GMT)的次镜研制了超大型拼接式FSM,它主要由7个独立的小型FSM组成,拼接直径达3.2m[12-16]。近年来,中科院长春光机所在王兵研究员的带领下针对车载移动平台,设计了多种刚性承载式FSM,主要用于精确控制光束的发射方向[17-21]。国防科学技术大学也在国家自然科学基金的资助下研制了两维独立柔性轴式FSM,并针对柔性铰链的结构形式、材料选择、刚度分析等展开了理论分析计算[22]。华中科技术大学近年来也...

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