空间光学的发展对光学系统的轻量化提出越来越高的要求.空间光学系统中光学元件的轻量化问题已被人们所重视.超薄反射镜具有重量轻的优点,但它极易受各种力学、热力学等环境的影响,因而其面形易发生变化.因此可利用该特点对它进行调节,使其达到面形精度要求,使缺点化为优点.合理利用该技术将使其发展为主流光学的实现策略之一.目前在开展该项工作上有一定难度,须建立在坚实、全面的工程分析基础上.采用有限元法,针对一种实验超薄反射镜支撑方案及其主动调节进行分析,旨在为支撑方案和调节方案找到一条合理的路径.通过具体的分析,找到了这种超薄反射镜的最佳支撑位置,且给调节方案的确定提供了具体的理论值.这种理论值不仅证明了超薄反射镜设计制造方案的正确性,而且也为下一步具体的实验提供了理论依据.

运用有限元方法对一种超薄反射镜的多个支撑方案进行分析计算,其中包括支撑点数量及排布方式的合理选择、支撑组件的优化设计.分析结果表明该超薄反射镜在自重下的面形精度通过多点调节能够满足要求,预示了将该支撑技术应用于超薄反射镜具有可行性,并为超薄反射镜结构在面形控制实验中实施主动调节提供了数值依据.

针对超薄反射镜径厚比大，自身刚度小，更易受环境变化影响面形精度的问题，本文对一块口径500mm超薄实验镜的主动支撑方案进行了有限元分析，并提出了主动支撑方案。本文包括以下内容：1）利用有限元软件系统建立了500mm超薄镜面的有限元模型；2）利用Zernike多项式几个低阶像差来模拟镜面的制造误差和工作环境变化引起的镜面形变，得到超薄镜面上各点的误差值；3）在分别计算出各个致动器响应函数的基础上，给出了该超薄镜具有最佳主动校正能力的致动器分布的优化方案；4）通过对比不同厚度的超薄镜的主动校正能力，给出了500mm口径超薄镜的最佳厚度。