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主动光学实验室
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  天文学需要探测更加遥远的天体,因此需要研制口径更大,成像质量更高的望远镜。薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术是为实现研制成像质量更高、口径更大的望远镜必不可少的关键技术。国际上第一个薄镜面主动光学镜面是欧洲南方天文台的新技术望远镜(NTT)的3.5米主镜,第一个拼接镜面主动光学镜面是美国的Keck望远镜的10米主镜。
  为了我国能掌握这些技术,由苏定强院士主持在中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所开展了主动光学技术的研究 ,并建立了两个主动光学实验系统。
  1. 薄镜面主动光学实验系统

   薄镜面主动光学实验系统是在中国科学院天文委员会资助下于1990年至1994年建立的。主镜的口径500mm,厚仅6mm,Shack-Hartmann波面检测系统有161个子孔径,由计算机控制 58个或更少个数的力促动器的主动校正系统等构成。建立了一套波前计算和采用阻尼最小二乘法求解校正力的方法;控制力促动器操作,波前校正精度达到均方根值0.04微米。该系统用四年时间建成,是我国第一个薄镜面主动光学实验系统。

  薄镜面主动光学实验系统的创新之处:

  (1)在国际上首先在主动校正力的计算中采用阻尼最小二乘法克服测量误差,并取得很好的效果。

  (2)在国际上独立的提出一种精确求解波面的积分方法。

  (3)设计并磨制出非常有特色的用一块透镜和两组相正交的棱镜条组成的小透镜阵。该小透镜阵有很优秀的像质。

  (4)研制出我国第一个Shack-Hartman波面检测仪(或称为“Sharck-Hartmann 波面传感器)

  薄镜面主动光学实验系统于1994年获得中国科学院科技进步二等奖。

  薄镜面主动光学技术的研究直接的为我国国家重大科学工程项目LAMOST的研制打下了重要的基础。

  

2. 拼接镜面主动光学实验系统

  拼接镜面主动光学实验系统是国家自然科学基金重点项目(1994年至1998年)。主镜是由三块六角形子镜拼接组成。其中每块子镜都是对角线长250mm,曲率半径3000mm的球面镜。用电容式位移传感器作为位置闭环控制系统,由计算机控制精密位移促动器实现共焦或共面。经过课题组成员4年多的艰苦努力,成功地掌握了拼接镜面主动光学的关键技术,建成了我国第一个拼接镜面主动光学实验系统,使我国的主动光学技术又取得了重要的突破。实验结果表明:3块对角线250mm的六角形子镜拼接共焦精度达到0."07。这个系统可获得并保持(在约20分钟的时间内)口径220mm可见光波段(λ=650nm)的高精度共面象,共面的精度rms值达到λ/28。拼接镜面主动光学实验系统的创新之处:

  (1)每个子镜用3个子孔径取样检测共焦。与国际上的拼接镜面每个子镜只用一个子孔径比较,不仅能检测子镜是否共焦,还具有能精确检测子镜的焦点位置的优点。

  (2)采用阻尼最小二乘法以及联立求解面形控制方程和共焦方程实现共面控制和维持。

  (3)在子镜共面的拼接中采用逐点定标精确标定子镜位相。

  (4)巧妙地采用柔性铰链等结构研制出分辨率为4纳米的高精度位移促动器。

  拼接镜面主动光学系统于1998年获得中国科学院科技进步二等奖。

  拼接镜面主动光学技术的研究为国家重大科学工程项目LAMOST的24块1.1米六角形子镜拼接成5.7米X4.4米的施密特改正板,和37块1.1米六角形子镜拼接成6.5米X6米球面主镜作了关键技术预研,打下了重要的基础。

 

  

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