卡塞格林系统非球面板像场改正器的设计和研究

本文通过口径为1000,主焦比为3,卡氏焦比为8的实例,对四种主要的卡氏系统:1.类R-C、2.R-C、3.抛物面主镜和4.球面主镜的卡氏系统,研究和设计了四种不同的非球面板改正器。对类R-C、R-C和抛物面主镜的卡氏系统,视场直径取为1°.5,在4047—4861波段附近,像的最大弥散小于0″.2。在3650—10140的波段范围,各色光叠加在一起的最大弥散约为0″.5。对于球面主镜的卡氏系统,视场直径取为40′,相应的像斑为0″.8和1″.1。以上这些系统,当取去改正器后,都有一个消球差的焦点。对于其它焦比值的卡氏系统,这些研究和结果,仍具有参考价值。     

60厘米抛物面镜的检验和结果

为了提高1958年由南京紫金山天文台和南京教学仪器厂合作制造的60厘米反射望远镜的光学质量,紫金山天文台在1960年为该望远镜配制了新的卡塞格林副镜,接着在1961年又把原来的抛物面主镜作了抛光修改.这一工作,一方面需要掌握必要的加工工艺,但是更重要的是要有可靠的检验方法来保证.这里仅就60厘米主镜在修改过程中所采用的检验方法和结果作一介绍.     

检验反射望远镜中二次凸面镜表面形状的新方法

在采用得最普遍的大型反射天文望远镜的光学系统中经常至少具有三个焦点,即主焦点,卡塞格林焦点及折轴焦点.后两者除了主镜以外各要求一个非球面二次凸面镜.在经典系统中,即主镜为抛物面镜时,这个二次凸面镜的表面形状是旋转双曲面,它的一个焦点和主镜的焦点重合,另一个焦点就是望远镜系统的最后焦点.     

抛物面反光镜主焦分光仪的新方案

一、引言一切反光望远镜系统中失光最少的是抛物面反光镜的主焦点,但在主焦点设置分光仪器要受到体积和重量上很大的限制,对口径一米左右的中小望远镜尤其如此。为了合理地解决这些问题,本文提出一种新方案,其特点是在光损失、体积和重量等性能上比同样分辨率的卡焦分光仪为好。二、基本光学系统     

抛物面反射镜像场改正器

本文讨论了由四个单透镜组成的抛物面反射镜像场改正器设计方法。论述了初始设计和在计算机上用自动设计程序进行的最后设计。给出为美国帕洛马天文台5.08米望远镜设计的结果,并与英国温(C.G.Wynne)为该望远镜设计的结果作了比较。     

卡塞格林望远镜改正透镜系统的自动设计

本文按照文献[1]中所叙述的方法,用电子计算机自动设计了一系列卡塞格林望远镜的改正透镜系统.计算是在下述两个规定下进行的:主、副镜为严格的圆锥曲面,当取去改正透镜后望远镜是严格消去三级球差的.本工作的结果可以按比例用于任意口径的实际望远镜,而以角秒表示的像差值并不改变.作为例子,表2列出了R-C系统,加入两片熔石英透镜,不考虑畸变情况下计算的整个过程.接着列出了26个系统的计算结果(表3到表28),并对其中的七个绘出了点图.     

补偿检验法的一些讨论

本文对天文光学中的补偿检验法提出了补偿级的概念,提出了我们对设计补偿检验系统的原则性意见,提出了应用移动光学元件和改变物距的方法扩大补偿器应用范围的想法,并以一个Offner补偿器为例作了实际计算,只要改变点光源到透镜的距离和两透镜的间隔,可使同一个补偿器适用于比可见光更大的波段中的任一波长,e~2和r值在相当大范围中的各种被检验镜。文中也简要叙述了我们编的补偿检验系统优化程序。     

基于扇形子镜的12m光学红外望远镜拼接共相误差仿真分析

为满足国内对应用大型通用光学望远镜在光学红外波段进行天文观测的需求, 中国计划建设一架12 m大口径光学红外望远镜(12-meter large aperture optical-infrared telescope, LOT). LOT对于中国天文界具有极其重要的意义, 将会在近红外波段实现共相. LOT的主镜将采用子镜拼接的方案, 由72块扇形子镜拼接而成, 并且中央部分有一块直径4.5m的圆形镜. 分析了采用扇形子镜拼接方案下LOT的共相误差, 提供了详细的共相误差理论推导过程, 并对包括3种子镜面外误差在内的误差源进行深入的单独模拟和综合模拟. 在共相波长为1μm的条件下, 当服从正态分布的倾斜误差的均方根值小于0.016^\prime\prime或服从正态分布的活塞误差的均方根值小于42.5nm时, LOT的斯特列尔比大于0.8. 仿真结果对于采用共相拼接镜面主动光学的主镜在LOT中的应用具有重要意义.     

LAMOST子镜镀膜研究进展

对大口径光学/红外天文望远镜而言,为保障其稳定高效运行,镜面镀膜是重要的维护环节之一.镀膜质量的好坏直接影响镜面光学反射率的高低,也严重影响到天文望远镜的成像质量、观测效率.国家重大科技基础设施—大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope, LAMOST,又名郭守敬望远镜)自2009年6月通过国家竣工验收并逐步投入巡天观测,目前已进入第2个5 yr巡天计划阶段,取得近两千万的光谱产出和大批高显示度的科学成果. LAMOST共拥有24块施密特改正镜子镜和37块球面主镜子镜,为了确保在野外恶劣观测环境下镜面反射率维持在较高水平,每年要对大批子镜进行镀膜.主要介绍了镀膜需求、镀膜设备,并基于大量实验和多年的完善探索出一套可行的镀膜工艺流程,确保了LAMOST子镜极高的镀膜质量.镀膜后子镜平均反射率高达90%以上,满足了LAMOST光谱巡天的镜面反射率要求.     

应用于自适应系统的1.2m望远镜面形误差精细检测

为检测云南天文台１．２ｍ望远镜光学成像质量,在多种光学检测方法中,我们结合实际情况,详细地讨论了两种方案的可能性。并用美国ＺＥＭＡＸ光学设计软件设计了所需的光学辅助元件。第一种方案,将全口径分割成直径为３００ｍｍ的子孔径后,利用哈特曼传感器对每个子孔径的最后成像波面进行探测,得到波前畸变量。最后将所得到的子孔径波面合成得到全口径波面,进而分析系统成像质量。第二种方案采用补偿干涉法,利用设计的补偿器补偿主镜的法线象差,得到干涉条纹,再由干涉条纹分析得到主镜面形差。这两种方法都实现微机实时采样与处理,能以较快速度计算出最后结果。最后,我们讨论了检测过程中误差来源及精度分析。在实验条件满足的情况下,整个系统的测试精度优于λ／１０。     

天极“学校天文台”系列天文望远镜

经多年研制,“天极”在新千年推出大口径、高分辨率的“学校天文台”系列天文望远镜。 天极F900—200抛物面反射自动跟踪式 主镜为超高精度抛物面镜、表面硬镀层,口径200毫米、焦距900毫米、配有口径93毫米折射式导星镜、     

口径40cm天体照相仪改正镜设计

紫台口径４０ｃｍ（Ｆ／７ ．５） 双筒天体照相仪,一镜筒改用ＣＣＤ 接收器。本文设计了双分离透镜改正镜,符合ＣＣＤ 的光谱响应。试验结果表明,成象质量明显提高。     

云南天文台1m红外望远镜的主镜热力学分析

云南天文台1m红外太阳望远镜是多功能、多波段的太阳望远镜,望远镜使用过程中主镜的热变形直接关系这系统的光学精度,建立光学系统的光机热结合的分析方法,可以直观的得到热辐射对光学系统的影响结果,使得望远镜的设计阶段就能评估热变形对系统的精度影响,确定光学元件是否满足要求.     

近地天体望远镜增加卡氏内氏焦点的可行性研究

近地天体望远镜是巡天望远镜, 具有短焦距、大视场、低空间分辨率的光学特点. 望远镜只有一个主焦点, 焦距1.8 m, 底片比例9um/'', 像斑几何能量集中度EE80 ≤2''(像斑环绕能量的80%,即80% encircled energy, 记为EE80), 有效视场直径为4.28-°(14.3deg2), 目前配10k times 10k的STA1600LN CCD (charge-coupled device) camera, 观测视场为9deg2. 通过光学系统设计, 在原光学系统上增加副镜及场改正镜, 获得了焦距9m的卡氏焦点和内氏焦点，底片比例43.6 um /"，在直径15''的可用视场内，像斑EE80≤0.5",为近地天体望远镜实现多终端观测提供了理论依据.     

光学反射望远镜主、副镜安装调整不良引起的象差

一架先进的设计、精心加工的光学望远镜,在工厂或组装车间检查光学质量合格后,在观测地点安装调整后必须要经过检验。因为在安装调整中,如果光学部件(如主镜和副镜)的光轴有横向偏离、倾斜,或者相互间距有偏差,都会使星象质量变坏。以我台将要进口的2.4m反射望远镜为例,讨论了在主副镜的安装调整中若产生误差,给星象质量带来的影响,从而可作为检验和验收望远镜时的参考。     

1.56咪天体测量望远镜在加像场改正镜和不加时天测性能的比较

我们对1.56米天体测量望远镜在加象场改正透镜组物和不加时，使用同样的方法作天体测量性能的检验，与墨西哥国家天文台的2.12米R－C望远镜的同类结果作了相互比较。结果表明加像场改正透镜组时能获得更好的效果。     

光学反射望远镜主、副镜安装调整不良引起的象差

一架先进的设计、精心加工的光学望远镜，在工厂或组装车间检查光学质量合格后，在观测地点安装调整后必须要经过检验。因为在安装调整中，如果光学部件(如主镜和副镜)的光轴有横向偏离、倾斜，或者相互间距有偏差，都会使星象质量变坏。以我台将要进口的2．4m反射望远镜为例，讨论了在主副镜的安装调整中若产生误差，给星象质量带来的影响，从而可作为检验和验收望远镜时的参考。     

基于CAN总线的主动光学镜面位姿驱动系统研究

为先进地基太阳望远镜(Advanced Ground-based Solar Telescope, AST-G)主镜支撑系统预研,设计了一套基于控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)总线通信的主动光学镜面位姿调整驱动系统。首先,面向一个主动支撑样机实验平台,开展镜面运动学理论分析及位姿解算;然后,采用STM32设计了1个主节点和3个子节点,实现了镜面位姿驱动系统中位移促动器的分布式控制;最后,开展了基于CAN总线的位移促动器性能测试及镜面位姿调整实验验证。结果表明,位移促动器的控制精度的均方根误差优于1μm,镜面绕x,y轴的转动均方根误差优于1″,镜面z轴方向平动均方根误差优于1μm。基于CAN总线的位姿驱动系统研究为先进地基太阳望远镜主镜支撑系统的研制提供了技术探索,也可为其它主动光学应用系统提供参考。     

对参数形式的严格分析式表示的施米特改正镜非球面的光线追迹

作为光学元件,施米特校正板已不仅是施米特系统的元件,并已使用于其他天文光学系统中.本文作者曾在文献[1]中给出了若干种不同类型的施米特改正镜非球面曲线的参数形式的严格分析解.其中非球面朝向球面镜的施米特改正镜(校正板)可由其系统本身组成校正板非球面的检验光学系统.在光学设计中人们愿意使用解决了检验问题的非球面.针对由参数形式严格表达的这种非球面,本文详细推导了对它的光线追迹公式,并给出了便于安排计算的格式.在推导求解过程中在一定程度上运用了经验和技巧,简化了计算.     

大口径离轴非球面镜预应力环抛方法研究

提出了一种加工离轴非球面的预应力环抛方法,基于预应力加工方法的基本原理,利用环抛机来磨制离轴非球面.设计了一套专门的加载装置,将拼接镜面中具有不同离轴量的非球面子镜转化成曲率半径相同的球面子镜进行磨制,可以在同一台环抛机上进行抛光.利用这种方法,花费连续40 h的时间,磨制了一块按照中国30 m极大口径望远镜(CFGT)主镜参数比例缩小的离轴抛物面,顶点曲率半径21.6 m,离轴量3.6 m,离轴口径为330 mm,最大非球面度为16μm.试验表明该方法效率高,适用于批量加工,特别是极大口径天文望远镜拼接主镜的大批量非球面子镜研制.