一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出方法

摘要

一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出方法，将凹非球面置于出射平行光的光学干涉仪前方，在距非球面顶点约二分之一其顶点半径的位置放置口径很小的标准球面镜，此三者基本同轴放置，用来将非球面镜反射的光线反射回干涉仪。将干涉仪分析得到的光束波前数据代入光学设计软件中仿真计算，得到非球面顶点法线和干涉仪平行光束之间的夹角。再通过经纬仪瞄干涉仪的平行光束，将其方向引到其余能表征方向的器件上。通过不停的调整凹非球面镜及其小标准反射镜和仿真软件的分析反算，最终能将顶点法线方向的引出的角度精度控制在秒级。此方法简单易行，并且精度高，在空间光学遥感器的装调和测试中有着十分重要的应用。

主权项

一种大口径凹非球面反射镜顶点法线光学引出方法，其特征在于包括下列步骤：1）将光学干涉仪（1）、标准球面反射镜（2）、被测凹非球面反射镜（3）、经纬仪（4）从左到右依次同轴放置，且标准球面反射镜（2）的球心与被测凹非球面反射镜（3）的焦点重合；2）调整被测凹非球面反射镜（3）的俯仰、倾斜，在水平和竖直方向平移调整被测凹非球面反射镜（3）和标准球面反射镜（2），使得光学干涉仪（1）接收到由被测凹非球面反射镜（3）反射回来的光束波前的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数值为0～0.04λ，第7、8项系数值为0～0.02λ，其中λ为光学干涉仪（1）发出的光的波长；3）记录光学干涉仪（1）接收到的由被测凹非球面反射镜（3）反射回来的光束波前的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数和第7、8项系数的具体值；建立光路模型，将被测凹非球面反射镜（3）的俯仰角度、倾斜角度，以及被测凹非球面反射镜（3）和标准球面反射镜（2）的水平、竖直方向的平移量作为变量，将模型出瞳处的Zernike多项式拟合系数的第5、6项系数以及第7、8项系数作为优化操作数进行优化，得到被测凹非球面反射镜（3）相对于光学干涉仪（1）出射的平行光束方向的俯仰和倾斜的实际角度，以及被测凹非球面反射镜（3）相对于光学干涉仪（1）出射的平行光束方向的水平和竖直方向的实际平移量；4）对步骤3）优化得到的被测凹非球面反射镜（3）相对于光学干涉仪（1）出射的平行光束方向的俯仰和倾斜的实际角度进行判断；如果该实际角度不满足法线引出精度阈值，则跳回至步骤2）；直至得到满足法线引出精度的角度，并进入步骤5）；5）利用经纬仪（4）瞄光学干涉仪（1）出射的平行光束，记录经纬仪的读数，并作为被测凹非球面反射镜（3）顶点法线方向的水平和俯仰角度。