科技日報記者 趙漢斌 通訊員 陳艷
拼接鏡面的共相保持技術，是超大口徑天文望遠鏡實現衍射極限成像的關鍵。記者26日從中科院云南天文臺獲悉，該臺天文技術實驗室與南京航空航天大學合作，首次在實驗平臺上實現了大口徑天文望遠鏡兩鏡拼接系統的共相保持，驗證了環形拼接主鏡閉環控制實現共相保持的可行性。相關結果發表在國際期刊《應用光學》上。
環形拼接主鏡方案是中國巨型太陽望遠鏡（CGST）主鏡的重要備選方案之一。基于環形主鏡的光學設計，很好地解決了大太陽望遠鏡熱控和高精度磁場測量之間的矛盾，而環形主鏡只能采用近似梯形子鏡拼接的方式。前期研究表明，環形主鏡的拼接方案需要子鏡邊緣傳感器和子鏡傾斜傳感器聯合探測的方式才有可能實現共相保持。
(a)兩鏡主動光學實驗系統 (b)兩塊半圓形子鏡拼接而成的拼接鏡 (c)子鏡傾斜測量系統微透鏡陣列與光瞳匹配示意圖 云南天文臺供圖
為了驗證環形主鏡拼接主動控制方案的可行性，更好地推進中國巨型太陽望遠鏡的研制進程，云南天文臺天文技術實驗室高級工程師戴懿純等人聯合南京航空航天大學楊德華教授，共同研制了兩鏡系統主動光學實驗平臺。
兩鏡系統主動光學平臺主鏡由兩塊半圓形子鏡構成，在拼接方式上此實驗系統與環形拼接望遠鏡相似，研究團隊首次采用機電型子鏡邊緣高度測量與光學型子鏡傾斜測量結合的控制方式，并通過系統集成建模和實測系統動態特性的分析方法，利用積分控制器成功實現了兩鏡系統的共相保持。在100分鐘的共相保持實驗中，鏡面誤差均方根值保持在18納米，子鏡間傾斜誤差均方根值保持在0.012弧秒，子鏡間平移誤差的均方根值保持在6.15納米。共相保持閉環調整帶寬為0.05赫茲，能夠滿足拼接鏡面主動光學校正的基本要求。
這個光學測量方案，利用位于子鏡內部的探測子孔徑提取子鏡的傾斜信息，還可利用子鏡拼縫上的子孔徑進行子鏡邊緣高度的光學定標和實時光學測量，將有望實現子鏡的共相保持，從而避免周期性的拼接鏡面望遠鏡主動調整，或可極大縮短主動調整周期，從而簡化拼接鏡面主動光學的實施過程。
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