中小型圆形反射镜检测支撑优化

　　0 引 言

　　在TMA光学系统中 ，中小型圆形反射镜常作为非球面次镜。 次镜通常为光学设计中面积最小的反射镜，在光路中能量较为集中，在 TMA 系统中比较重要， 其镜面面形精度直接影响光学系统的成像质量[1]。 在其加工 、 镀膜 、 装调等过程中需要进行多次检测以考察面形精度， 所以检测用反射镜支撑结构应做到结构简单，便于调整[2]， 且应在保证检测精度的前提下尽量减小支撑结构引起的误差[3]。

　　反射镜在精加工过程中需进行反复检测。 检测方式根据反射镜光轴朝向可以分为竖直式和水平式两种。 竖直式是将反射镜光轴指向竖直方向，将补偿器、干涉仪等竖直置于光路中进行检测，该方法的优点为反射镜检测朝向与加工时朝向一致，状态相同，引入误差相对较小，但干涉仪等精密设备需吊装，安全性较差，操作不便。 水平式是将反射镜光轴指向水平方向， 各检测设备水平放置， 相比竖直式更易操作，且安全性更好。 对于中小型圆反射镜，由于尺寸小， 重力条件下改变朝向引起的镜面面形变化相对较小，所以通常选用更为适合的水平式检测[4]。

　　水平式检测中反射镜的支撑方式主要分为吊带支撑和V 型块支撑 。 吊带支撑为柔性支撑 ， 吊带与反射镜接触面积大，基本不存在应力集中 ，引起的镜面面形变化较小[5]，不过吊带支撑的反射镜通常需要较长的时间才能达到稳定状态，且调整较为困难，难以实现实时调整，多用于较大型反射镜。

　　在中小型圆形反射镜检测中，常选用调整方便、支撑状态稳定的高精度V 型块支撑方式 。V 型块与反射镜为线接触 ， 支反力在两条接触线上均匀分布。反射镜面形在支反力作用下发生变化，通过干涉仪检测，发现不同角度的 V 型块支撑下的反射镜面形变化也不相同。 常用的 V 型块为60°、90°和 120° 3 种 。 对 3 种 V 型块支撑下的反射镜面形检测结果进行对比， 发现反射镜面形变化与支撑点夹角和支反力均不呈线性关系。 而凭仅有的3 个角度的检测结果 ， 无法判别反射镜面形随支撑点夹角和支反力的变化趋势。

　　对应上述问题， 应选用多种角度的 V 型块支撑反射镜进行检测，寻找面形变化趋势，找到趋势曲线中最小值对应的V 型角度 。 而在实际工程中 ， 如果需要多种角度V 型块 ， 需单独采购或定制 ， 影响工程进度。文中以TMA 光学系统中 Φ136 mm 的 SiC 反射镜为研究对象， 沿用 V 型块支撑的工作原理， 将一体式的V 型块支撑改进为分体式支撑 ， 实现了支撑点夹角可调。 并利用有限元方法及干涉仪检测试验确定反射镜面形随支撑点夹角变化趋势， 实现角度优选与支撑位置优化。