1. Любовь и ненависть к внеосевым трехзеркальным системам: максимальная производительность против бездны сборки. Преимущества внеосевых трехзеркальных систем очевидны: они устраняют центральную окклюзию, значительно улучшают функцию передачи модуляции (MTF) системы и обладают отличными возможностями коррекции аберраций. Однако для инженеров-сборщиков это крайне сложный для приручения «противник»:
◆ Кошмар степеней свободы: Типичная внеосевая трехзеркальная система (главное зеркало, вторичное зеркало и третичное зеркало) имеет до 18 пространственных степеней свободы. Даже небольшое эксцентриситет, наклон или осевое расстояние каждого элемента могут совпадать и вызывать сложные наложенные аберрации.
◆ Сложная передача ссылок. Традиционная сборка в значительной степени зависит от передачи многоуровневых механических ссылок. От главного зеркала к вторичному, а затем от вторичного зеркала к третичному, каждый шаг перехода приводит к накоплению ошибок из-за механической обработки и повторяющегося позиционирования, что делает процесс сборки похожим на «слепой поиск».
◆ Чрезвычайная зависимость от опыта и времени. В прошлом конвергенция высокопроизводительной полезной нагрузки часто требовала от старших инженеров тратить недели или даже месяцы на неоднократное изучение и отладку. В сегодняшней коммерческой космической отрасли, которая требует «быстрой доставки и массового производства», эта модель больше не является устойчивой.
Схема пути внеосевого трехотражателя
2. Решение Zhixing: достижение «уменьшения размеров» при сборке и регулировке за счет использования общего эталонного CGH для основного и вторичного зеркал. Чтобы исключить необходимость сложной передачи эталонов при традиционной сборке и настройке, Zhixing Optics предлагает более современный инженерный подход: цифровую фиксацию относительных положений главного и вторичного зеркал на этапе производства с использованием CGH (вычислительной голограммы). Мы непосредственно проектируем фазы компенсации главного зеркала (PM) и вторичных зеркал (TM) на одной и той же подложке CGH, достигая интегрированных эталонов для обоих зеркал посредством фотолитографии полупроводникового уровня.
◆ Логическое преобразование из 18 измерений в 6 измерений. Первоначально каждое из первичного, вторичного и TM-зеркал имело по 6 степеней свободы, всего 18. После фиксации относительного геометрического соотношения между основным и TM-зеркалами с помощью высокоточного CGH эти 12 степеней свободы «обнуляются» на оптическом эталоне. Что касается общей сборки, изначально сложный общесистемный поиск упрощается до регулировки положения вторичного зеркала и общей настройки системы с 6 степенями свободы.
Схема оптического пути внеосевого трехзеркального CGH
◆ Полупроводниковый процесс обеспечивает абсолютную точность: с помощью современного фотолитографического оборудования точность травления поверхностного рисунка CGH может достигать субмикронного уровня. Это означает, что относительная точность позиционирования между тремя главными зеркалами определяется на этапе обработки CGH, а ее стабильность и точность намного превосходят показатели механической обработки и ручных измерений.
Принципиальная схема общей компоновки внеосевой трехреверсной установки CGH
◆ Уменьшение размеров от «Сложной сборки и регулировки» до «Определения формы поверхности». В этом режиме работа по сборке и настройке упрощается до: пока края формы поверхности главного зеркала и трех зеркал регулируются одновременно, их относительные пространственные положения автоматически достигают теоретического расчетного значения. Сложный процесс сборки и регулировки напрямую «сводится» к сложности определения формы поверхности двух зеркал.
Результаты настройки и регулировки трех основных объективов (слева: основной объектив, справа: три объектива).
3. Почему коммерческим космическим полетам нужна эта «уверенность»? В современной промышленности, где «массовое производство» и «быстрые темпы» являются ключевыми словами, эффективность является основным конкурентным преимуществом:
◆ Устранение зависимости от личного опыта: цифровые тесты стандартизируют процесс сборки и настройки. Пока обычный инженер может читать интерференционные полосы и использовать CGH, он может эффективно выполнять сложные выравнивания, для которых раньше требовались лучшие специалисты.
◆ Быстрое сокращение проектных циклов: уменьшение помех на 12 степеней свободы означает устранение большинства связанных ошибок. Процесс сборки и настройки меняется с «беспорядочного поиска» на «направленную конвергенцию», сокращая общий цикл сборки с недель до дней.
◆ Адаптация к единообразию серийного производства. Каждая полезная нагрузка спутника использует один и тот же набор «основных шаблонов» цифровых координат, что обеспечивает высокую степень согласованности в работе полезной нагрузки. Это прочная технологическая основа для крупномасштабных сетей созвездий в коммерческих космических полетах. Вывод: на конкурентной арене коммерческих космических полетов нам больше не нужно тщательное мастерство «произведения искусства», а точность и эффективность «промышленной продукции». Zhixing Optics, благодаря своей общей эталонной технологии CGH, снижает барьер для точной оптической сборки и настройки, ускоряя реализацию вашего проекта с помощью цифровых эталонов. Zhixing Optics помогает сложным оптическим системам добиться эффективной работы с обратной связью.
