一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构制造技术

本发明专利技术提供一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，包括两个对称的安装板、四个轴对称分布的柔性杆和次镜安装座；次镜安装座为一端端面封闭的圆柱环形结构，其侧壁上设置消应力槽和注胶孔；次镜安装座通过柔性杆连接安装板，次镜安装在次镜安装座内。本发明专利技术保证了望远镜的光学性能稳定，实现了离轴望远镜在复杂空间温度环境下的自适应，特别适用于大温变、长距离、高速率激光通信场景。高速率激光通信场景。高速率激光通信场景。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构


[0001]本专利技术属于激光通信
，涉及一种次镜调节机构。

技术介绍

[0002]光学望远镜作为卫星激光通信系统信号发射和接收的关键部件，直接影响整个激光通信系统的收发性能。离轴反射式望远镜因其具有高收发效率与大视场范围的瞄准、捕获等优点，被广泛应用于激光通信系统。由于离轴望远镜光学系统的非对称性和较多调整自由度，其对各反射镜的位置精度提出了更高的要求。激光终端在发射阶段和在轨工作阶段将受到复杂外界环境影响，包括发射振动、重力释放、温度变化等，这将引起望远镜各反射镜相对位置发生改变，使望远镜成像质量下降、光轴出现偏移，影响激光终端的捕跟及通信质量。
[0003]现应用于激光终端的离轴反射望远镜多采用离轴两反或离轴四反光学系统，相较于成像的遥感望远镜，其尺寸较小，结构紧凑。通过光学仿真分析，离轴望远镜的主次镜位置精度对望远镜的光学性能影响最为敏感，其位置精度通常为微米级。由于作为望远镜主承力结构的镜筒通常具有较高的热膨胀系数，且主镜、次镜位于镜筒两端，次镜远离望远镜光轴，因此在复杂的空间温度环境下，主次镜位置变化将偏离设计的理论位置，导致望远镜的光学性能下降，降低激光终端的收发性能。因此，保证主次镜相对位置是离轴望远镜研制中的一个难点。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决复杂温变环境下离轴望远镜光学性能下降的问题，本专利技术提出一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，利用等腰梯形换向原理和寄生运动理论，使用离轴望远镜镜筒调节机构安装面的热变形作为驱动位移，控制次镜按最优运动路径补偿因环境温变引起的主次镜位置变化，保证了望远镜的光学性能稳定，实现了离轴望远镜在复杂空间温度环境下的自适应，特别适用于大温变、长距离、高速率激光通信场景。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，包括两个对称的安装板、四个轴对称分布的柔性杆和次镜安装座；次镜安装座为一端端面封闭的圆柱环形结构，其侧壁上设置消应力槽和注胶孔；次镜安装座通过柔性杆连接安装板，次镜安装在次镜安装座内。
[0006]进一步的，所述消应力槽为长条槽，相对注胶孔呈对称分布，两端设置有消应力集中孔，消应力槽相互平行且与次镜安装座轴线平行。
[0007]进一步的，所述柔性杆为长方板形板件，两端分别设置柔性环节，柔性杆通过柔性环节与安装板、次镜安装座相连。
[0008]进一步的，每两个柔性杆为一组，两个柔性杆采用锐角并联对称设置；两组柔性杆相对次镜安装座对称分布，两组柔性杆形成的面之间呈钝角。
[0009]进一步的，所述安装板为板形板件，每个安装板上设置若干螺钉安装通孔，通过螺钉安装通孔与望远镜镜筒相连。
[0010]进一步的，所述次镜安装座的轴线与安装板呈锐角。
[0011]进一步的，所述次镜调节机构材料为殷钢金属材料。
[0012]进一步的，次镜通过光学连接胶与次镜安装座相连，光学连接胶从注胶孔注入次镜与次镜安装座的侧壁间隙内。
[0013]当离轴望远镜所处环境发生温度变化ΔT时，所述次镜调节机构将镜筒产生的Y向热变形转换为次镜的Z向平移，控制次镜位置随温度变化，实现主次镜位置补偿。
[0014]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0015](1)本专利技术利用望远镜镜筒的热变形作为驱动位移，能够保证望远镜在较宽的温度范围具有较高的光学指标，提高望远镜的温度适应性，减少望远镜热控相关的功耗及重量，降低激光终端发射成本、提高在轨工作寿命。
[0016](2)本专利技术利用镜筒热变形作为驱动位移，驱动次镜调节机构调整次镜位置，具有被动自适应特性；结构简单、重量轻、整体刚度高、结构紧凑，具有较宽的温度适用范围。
[0017](3)本专利技术的次镜调节机构为一种柔性调节机构，具有无迟滞、无摩擦的特点，利用结构的弹性变形传递运动；采用对称并联柔节形式，避免了寄生转动的引入，保证了次镜位置亚微米级调节精度；实现次镜位置调节的同时，不会产生多余物，保证了望远镜内部的洁净度。
[0018](4)本专利技术利用等腰梯形换向原理，实现超过8倍的位移放大倍数，保证次镜的调节量；本专利技术使用低热膨胀系数的殷钢金属材料，避免因温变导致调节机构出现热变形，影响次镜调节精度；材料韧性好，能够避免循环温变引起的金属疲劳。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术应用在离轴望远镜中的示意图；
[0021]图3为本专利技术的次镜座的示意图；
[0022]图4为本专利技术的柔性杆的示意图；
[0023]图5为本专利技术的工作示意图1；
[0024]图6为本专利技术的工作示意图2；
[0025]图7为本专利技术的工作原理图；
[0026]图8为本专利技术受镜筒热变形驱动的位移云图；
[0027]图9为本专利技术应用的离轴望远镜的补偿前和补偿后望远镜光学系统的波前差及点列图。
[0028]图10(a)为温变前望远镜的光学性能图；
[0029]图10(b)为温变后望远镜未使用次镜调节机构补偿后的光学性能图；
[0030]图10(c)为温变后望远镜使用次镜调节机构补偿后的光学性能图。
具体实施方式
[0031]结合附图对本专利技术进行说明。
[0032]如图1所示，一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，包括安装板1、柔性杆2和次镜安装座3。两个对称设置的安装板1上各设置有三个螺钉安装通孔，次镜调节机构通过六个螺钉与望远镜镜筒相连，如图2所示。
[0033]如图3所示，次镜安装座3为一端端面封闭的圆柱环形结构，其圆柱侧壁设置有注胶孔4和消应力槽5；次镜采用蘑菇头形的结构形式，通过光学连接胶与次镜安装座3相连，光学连接胶从注胶孔4注入次镜与次镜安装座3的侧壁间隙内；消应力槽5相对注胶孔4呈对称分布，消应力槽5两端设置有消应力集中孔6，消应力槽5与次镜安装座3的轴线平行，可有效隔离调节过程中次镜安装座3与柔性杆2连接处的循环变形，保证次镜的粘接强度。
[0034]如图4所示，柔性杆2包括连接杆7和柔性环节8，连接杆7为截面较厚的长方体，具有一定刚度；柔性环节8为截面较薄的长方体，具有一定柔度，柔性杆2通过柔性环节8与安装板1和次镜安装座3相连。如图5所示，柔性杆2两两对称并联成组，呈夹角α，α为锐角。两组柔性杆2相对次镜安装1对称分布，呈钝角β。
[0035]如图6、7所示，建立笛卡尔坐标系O
‑
XYZ，坐标系原点位于本专利技术的安装板1与次镜安装座3轴线的交点处；Z轴在本专利技术的次镜安装座3轴线所在的对称面内，且垂直安装板1；Y轴垂直于次镜安装座3轴线所在的对称面。通过光机集成分析，当离轴望远镜所处环境发生温度变化ΔT时，控制次镜沿Z向移动可补偿主次镜间的位置变化。
[0036]如图7、8所示，将本专利技术简化为等腰梯形A1B1B2A2。基于等腰梯形换向原理：在保证线段A1B1、A2B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，其特征在于，包括两个对称的安装板(1)、四个轴对称分布的柔性杆(2)和次镜安装座(3)；次镜安装座(3)为一端端面封闭的圆柱环形结构，其侧壁上设置消应力槽(5)和注胶孔(4)；次镜安装座(3)通过柔性杆(2)连接安装板(1)，次镜安装在次镜安装座(3)内。2.根据权利要求1所述的一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，其特征在于，所述消应力槽(5)为长条槽，相对注胶孔(4)呈对称分布，两端设置有消应力集中孔(6)，消应力槽(5)相互平行且与次镜安装座(3)轴线平行。3.根据权利要求1所述的一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，其特征在于，所述柔性杆(2)为长方板形板件，两端分别设置柔性环节(8)，柔性杆(2)通过柔性环节(8)与安装板(1)、次镜安装座(3)相连。4.根据权利要求3所述的一种应用于离轴望远镜的次镜调节机构，其特征在于，每两个柔性杆(2)为一组，两个柔性杆(2)采用锐角并联对称设置；两组柔性杆(2)相对次镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贝，薛婧婧，李帅，王君峰，王肖，田棋杰，刘佳妮，呼新荣，张缓缓，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：