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棱镜自重变形对波面影响的研究

来源:光子学报  作者: 张德江 刘立人 孙建锋 徐荣伟 李大汕

  0 引言

  棱镜或棱镜系统对光束的偏转[1, 2]作用在很多方面有着重要的应用,在精密光学系统尤其是成像系统中,其光学性能通常都需要进行分析[3, 4]或修正[5],以确保误差在允许范围内,同时棱镜的分析与反射镜[6]的相关分析是不同的.

  在星间光通信项目中,通信终端的光学性能和技术特征只能通过地面模拟测试得到,需要开发一种设备[7]来模拟两通信卫星的相对轨道,旋转双棱镜轨道模拟器[8]可实现这个要求.双棱镜轨道模拟器由双圆形棱镜构成,根据指标要求,要保证棱镜顶角α为15°,通光口径Φ425 mm.在这样的前提下,造成棱镜长、短边尺寸差距很大,棱镜单件质量可达36. 625 kg,这样的设计是否安全合理,棱镜能否承受装卡状态下的最大应力,是关心的焦点,所以必须对棱镜在重力作用下的变形、应力及对光学性能的影响进行分析.根据具体要求,棱镜设计有短边20mm和30 mm两种考虑方案,其它参量相同,采用有限元分析软件ANSYS对两种方案进行了比较分析,以选取棱镜在重力、旋转角速度、角加速度以及装卡作用下变形及应力较小的方案.

  1 单棱镜的有限元分析

  由于分析过程数据量非常庞大,先研究一下单棱镜在重力作用下的变形情况,以确定方案,接着再分析双棱镜.因棱镜的几何形状不规则,为了保证分析的准确度,选取三维20节点体单元solid95划分网格,共划分5440个单元, 26409个节点.棱镜旋转过程中三个典型位置处的有限元模型如图1.

棱镜自重变形对波面影响的研究

 

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标签:责任编辑:bbcad  时间:2020-06-29  点击:

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