溫度場(chǎng)對(duì)空間光通信望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)性能影響研究.pdf

1、空間光通信是利用激光束作為載體進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信形式?？臻g光通信數(shù)據(jù)傳輸率高、保密性能好,并且可應(yīng)用在地理?xiàng)l件極為復(fù)雜的環(huán)境中,因此受到了世界多國(guó)的重視?？臻g光通信技術(shù)近幾十年發(fā)展極為迅速,多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)也得到了突破性進(jìn)展,正向工程化推進(jìn)。空間光通信包含了地面上點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光通信、空中激光通信以及深空激光通信等方面。
　　望遠(yuǎn)鏡作為空間光通信系統(tǒng)的光學(xué)天線是該系統(tǒng)的核心部件,其性能的優(yōu)劣直接影響到空間光通信中的跟瞄性能以及通信質(zhì)量。相

2、比透射式反射鏡,反射式望遠(yuǎn)鏡具有體積小、無色差等特點(diǎn),因此,在大口徑空間光通信系統(tǒng)中反射式望遠(yuǎn)鏡被廣泛應(yīng)用。熱環(huán)境下工作的望遠(yuǎn)鏡將產(chǎn)生形變,當(dāng)光束經(jīng)過有形變的光學(xué)系統(tǒng)后其像質(zhì)將會(huì)改變,從而對(duì)系統(tǒng)跟瞄和通信性能產(chǎn)生影響。因此,深入研究溫度場(chǎng)變化對(duì)空間光通信望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的性能影響對(duì)優(yōu)化空間光通信終端性能、提高其環(huán)境適應(yīng)性具有重要意義。
　　本文主要針對(duì)微晶、K9玻璃兩種常用光學(xué)材料,進(jìn)行了溫度場(chǎng)對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)性能影響的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。

3、首先分析了國(guó)內(nèi)外熱載荷導(dǎo)致鏡面形變及其對(duì)光學(xué)系統(tǒng)影響研究的進(jìn)展情況,針對(duì)目前尚未開展的望遠(yuǎn)鏡整體結(jié)構(gòu)隨溫度場(chǎng)改變的問題展開研究。在熱學(xué)及熱彈性形變理論的基礎(chǔ)上建立了卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)模型,采用有限元分析方法分析了不同溫度場(chǎng)情況下望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的熱彈性形變,通過Zernike多項(xiàng)式擬合出主次鏡鏡面的形變量,通過Codev光學(xué)分析軟件分析了光束經(jīng)過該光學(xué)系統(tǒng)后的性能變化。具體工作如下:
　　(1)首先建立了溫度場(chǎng)對(duì)反射式望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)性能影

4、響分析方法,采用有限元分析方法,針對(duì)主次鏡為微晶材料的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)行了溫度場(chǎng)變化對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)成像性能影響的仿真研究;得到了環(huán)境溫升、主次鏡溫度梯度場(chǎng)對(duì)望遠(yuǎn)鏡成像波前畸變、彌散圓直徑、MTF等主要性能參數(shù)的影響規(guī)律。
　　(2)針對(duì)主次鏡K9玻璃材料的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),進(jìn)行了溫度場(chǎng)變化對(duì)望遠(yuǎn)鏡成像性能影響的仿真研究;得到了環(huán)境溫升、主次鏡溫度梯度場(chǎng)對(duì)望遠(yuǎn)鏡成像波前畸變、彌散圓直徑、MTF等主要性能參數(shù)的影響規(guī)律。
　　(3)針對(duì)相同