天文望遠(yuǎn)鏡光柵更換系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分光方案研究.pdf

1、TMT的介紹:是目前在建的最大口徑的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，是由美國和加拿大天文學(xué)家主導(dǎo)的國際合作項(xiàng)目，其中寬視場光學(xué)光譜儀(WFOS)是中方主導(dǎo)和全面參與的TMT的子項(xiàng)目。而光柵和光柵更換系統(tǒng)是WFOS的主要部件。
　　WFOS目前的方案是兩個(gè)分別要求高、中、低光譜分辨力成像和直接成像四種觀測模式光學(xué)通道，其中大口徑光柵和實(shí)現(xiàn)不同觀測模式的光柵更換系統(tǒng)是該儀器的核心技術(shù)。儀器的光柵除尺寸要滿足尺寸300×500mm、頻帶在0.3-1.0

2、um的要求之外，對(duì)光柵的衍射效率也提出了較高的要求，四種觀測模式的光柵更換要保證位置精度等。光柵更換系統(tǒng)存在定位誤差影響光柵衍射效率和成像光學(xué)質(zhì)量的問題。由于所要求光柵為大尺寸光柵，能夠在滿足精度、衍射效率、成像質(zhì)量的前提下最大程度的減小光柵更換系統(tǒng)的體積以確保光柵更換系統(tǒng)在WFOS中的安裝。此外，雙通道分光，使WFOS的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，可靠性下降，如果采用單通道可實(shí)現(xiàn)0.3-1.0微米的寬光譜分光，將極大簡化儀器結(jié)構(gòu)，并可降低儀器

3、的運(yùn)行維護(hù)成本和操作簡單，提高可靠性，保證科學(xué)觀測的效率。
　　為此，論文設(shè)計(jì)了高、中、低光譜分辨力成像部件與直接成像部件分別運(yùn)動(dòng)的緊湊型光柵更換系統(tǒng)來優(yōu)化光柵更換系統(tǒng)的體積，并對(duì)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和仿真分析，以確保所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠保證光學(xué)系統(tǒng)所要求的精度。動(dòng)力部分由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)作為動(dòng)力傳輸部件，能夠很好的來保證光柵更換系統(tǒng)的精度。
　　解決雙通道光譜分光使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，論文設(shè)計(jì)了基于全反射原理的單通道光譜分