为了精确控制光束的传输方向,设计了一种以直线式音圈电机为驱动器的球面副支撑式快速控制反射镜（FSM）。在明确所需FSM系统功能和设计要求的基础上,分别对其机械结构、平面反射镜、驱动元件以及角度测量元件进行了设计和选择。完成精密加工、装配、调试后,对FSM系统进行了实验测试分析。结果表明,该球面副刚性支撑式FSM系统结构简单,承载能力强,谐振频率约为120Hz,反射镜稳定精度优于2″,且对振动、冲击、回转等动态工作环境具有较强的适应性,满足系统使用要求。

为了精确控制FSM系统中平面反射镜的偏转角度,研制了专用型光栅测微仪对其进行位置测量,以实现系统的闭环控制。在明确了FSM系统对测微仪应用需求的基础上,根据其技术原理,对光栅测微仪的小型滑轨、标尺光栅图案、指示光栅图案、绝对零位编码、指示光栅移相以及接触探头分别进行了设计与选择。经精密加工、装配、调试后,所得光栅测微仪的测量范围为±2.5mm,响应频率为1000Hz,全行程测量精度优于2μm,测量分辨力优于0.06μm,并能提供绝对零点位置。工程应用实践证明：该光栅测微仪具有高精度、高分辨力、高可靠性的特点,满足FSM系统的使用要求。