基于增材制造的轻质和高刚度金属光学系统
Qiang Fu1, Lei Yan1, Shuanglong Tan1,2
1Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China.
Micromachines
|January 23, 2024
概括
使用拓优化和增材制造开发了一种轻量级,宽视野的深空探测长波红外光学系统. 这一创新的系统实现了光散有限的性能,同时显著降低了重量.
科学领域:
- 光学工程是指光学工程.
- 航空航天工程 航空航天工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 深空探索需要先进的光学系统来检测低温目标.
- 现有系统经常面临重量和视野限制的挑战.
- 开发轻量级,视野广的系统对于提高观测能力至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造用于深空应用的长波红外光学系统.
- 通过创新的设计和制造技术,实现轻量级和广视场的光学系统.
- 为了验证系统的性能与衍射限制标准对比.
主要方法:
- 设计一个具有局部冷却 (55毫米光圈,110毫米焦距,4°x4°FOV) 的紧型光学系统.
- 拓优化的应用用于设计镜像组件和阻隔器,实现1213.7 Hz的共振频率.
- 增材制造 (3D打印) 和单点钻石旋转用于镜子制造,然后是集中组装.
主要成果:
- 光学系统在整个视野中实现了衍射限制调制传递函数 (MTF).
- 实现了显著的重量减轻,最终系统的重量仅为96.04g.
- 成功整合了局部冷却,拓优化和增材制造.
结论:
- 增材制造是提高光学系统性能,特别是用于太空应用的有效方法.
- 开发的系统满足了对深空低温目标探测的苛刻要求.
- 先进的设计和制造技术的结合为未来轻量级,高性能光学系统提供了可行的途径.


