Design and analysis of support structure of small and medium-sized common optical path system

Abstract

主、次镜支撑技术是共光路光学系统的关键技术之一。针对在±60℃温度变化范围内工作的机载共光路光学系统，根据热膨胀系数匹配原则分别选择殷钢和ULE、钛合金和K9配对作为主、次镜及支撑结构的材料，并设计了高刚度无热化柔性支撑结构。最后，利用自研的光机联合仿真程序对主、次镜面型及整个光学系统的成像质量进行了光机一体化分析。分析结果表明：殷钢和ULE配对时，在±60 ℃均匀温差和10 ℃轴向、径向温度梯度下，主、次镜去除离焦后面型优于（1/100）λ，整个光学系统点列图RMS半径小于艾里斑半径，相面中心波前优于（1/50）λ，MTF@63 lp/mm优于0.45，无热化柔性支撑的一阶固有频率高达263 Hz；钛合金和K9配对时，60 ℃均匀温差下系统成像指标满足使用要求，10 ℃轴向、径向温度下成像质量无法满足使用要求。对装调完的殷钢和ULE配对光机系统进行了低温下分辨率测试，分辨率无明显变化，说明设计及分析可行。