中国光学
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[an error occurred while processing this directive] 中国光学 2010, 15(3) 223-228  ISSN: 2095-1531 CN: 1400/O4

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空间光学
基于热光学技术的空间光学系统热设计
陈立恒;吴清文;刘 巨;郭 亮;于善猛
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
摘要

为了验证空间光学系统热设计的合理性,利用光-机-热集成的热光学分析技术论证了空间光学系统的热设计方案。首先,阐述了热光学技术的一般方法以及热光学技术与热设计的关系,同时根据空间光学遥感器所处的空间环境和结构特点,应用被动和主动热控技术对空间光学系统进行了热设计。然后,利用有限元方法对热控后的温度场和热弹性变形进行了分析,得出该温度载荷条件下光学元件表面的变形量及刚体位移量,利用Zernike多项式进行了波面拟合。最后,用CodeⅤ光学设计软件计算了热载荷作用下光学系统的传递函数。结果表明,各种工况下全视场范围内光学系统分辨率为50 lp时,传递函数均超过0.5,成像良好,能够满足光学设计指标,热设计方案合理可行。

关键词 空间光学   光学系统   热设计   热光学分析  
Thermal design of space optical system based on thermal-optical technique
CHEN Li-heng;WU Qing-wen;LIU Ju;GUO Liang;YU Shan-meng
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China
Abstract:

The thermal design of space optical systems is proved by an integrated method of optical-mechanical-thermal analysis. The general method for thermal-optical is explained, and the relationship between thermal-optical analysis and thermal design is expressed. Then, a thermal control system for space cameras is designed by active and pasitive thermal control methods according to its space environment and structure characteristics. The temperature field and thermal elastics at some special boundary conditions are analyzed based on the finite element method, and the displacements and deformations of all the optics surfaces are fitted with Zernike polynomials. Finally, the Modulation Transfor Function(MTF) of space optical system is calculated by CodeⅤ. The results show that the MTF of space optical system is better than 0.5 when its resolution is 50 lp, which meets the requirements of optical design, and proves that the thermal design is reasonable and feasible.

Keywords: space optics   optical system   thermal design   thermal-optical analysis  
收稿日期 2009-01-15 修回日期 1900-01-01 网络版发布日期  
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参考文献:
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