光学天文望远镜用微位移驱动器机构研究综述-南京天文光学技术研究所.PDF

第 卷 第 期 天 文 学 进 展 年 月 , 文章编号 一 一 一 光学天文望远镜用微位移 驱动器机构研 究综述 邵 亮 ‘, , 杨德华 ‘, 陈昆新 ‘, 杨斌堂 中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所 , 南京 中国科学院 研究生院, 北京 机械系统与振动国家重点实验室 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 摘要 该文回顾光学天文望远镜拼接镜面主动光学技术中的微位移驱动器的应用 , 介绍了微位移 驱动器的工作原理 、机械结构以及性能要求 。概述了微位移驱动器的基本组成机构 , 并结合 目前应 用于天文望远镜的具体实例 , 比较了其优缺点。最后针对未来极大 口径天文望远镜中的应用要求 , 对微位移驱动器的发展趋势提出展望 。 关 键 词 天文望远镜 拼接镜面主动光学技术 微位移驱动器 运动缩放机构 导向机构 中图分类号 文献标识码 引 言 世纪 年代 以来 , 为解决光学天文望远镜 日益增大的 口径要求与大直径镜面制造 困难之间的矛盾 , 拼接镜面主动光学技术应用于大型天文望远镜的设计制造 中。目前 , 最 大单块镜面望远镜直径 已达到 级 , 更大直径的单镜面难于加工 。采用拼接镜面主动 光学望远镜可采用 、 级的子镜拼接 以实现大 口径 , 并 已成功应用于大 口径天文望远 镜的建造 , 如 及 、 及 和我国 等望远 镜 。在预研究中的 、 一 、 、 和我国的 等计划也均采用 了拼接镜面主动光学技术进行大量子镜 的主动拼接 , 从而实 现 了极大的集光 口径 卜创 。可见 , 拼接镜面主动光学技术是建造大 口径望远镜 的关键技 术和未来技术发展的趋势 。 收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一 基金项目 国家自然科学基金资助项目 天文联合基金 期 邵 亮 , 等人 光学天文望远镜用微位移驱动器机构研究综述 图 和图 所示为典型拼接镜面望远镜原理示意图。根据拼接镜面主动光学的原理和要 求 , 每块子镜面需要 个微位移驱动器来调节其姿态以实现子镜 自主主动共面的要求 , 这使 得微位移促动技术和微位移驱动器成为实现拼接镜面主动光学技术的核心技术和部件 。实现 稳定的纳米级分辨率和毫米级行程的位移输出, 且克服或减少诸如爬行、摩擦 、迟滞 、空回和 产热等有害缺点 , 是提高拼接镜面主动光学望远镜性能的一项关键技术 。 位移传感器 微位移驱动器 第三镜 拼接主镜 一一 之 之之 ‘‘ , 舀 一 , —— 微位移 驱动器 ,, 开开样样不‘丁丁‘‘ 图 拼接镜面主动光学望远镜光路原理图 图 子镜 、传感器和驱动器的布局图 圈 国际上大 口径望远镜中,