新型太阳望远镜焦面光阑及其热控研究

The focal plane aperture and its thermal control systems are very important to a solar telescope. This project proposes a new solar telescope focal plane aperture, it not only can achieve the functions to restrict the field of view and heat of the solar telescope focal plane, but also has a mirror can be used for optical imaging. The new focal plane mirror can be part of the field of view to the side of the light path , to meet the fiber array Solar Optical Telescope (FASOT) similar field monitoring. The main problem to be solved by this project are: 1) to complete the design and testing of the Heat Stop and thermal control system; 2) thermal control system enables the Heat Stop does not affect the image quality of each branch optical paths; 3) stray light caused by Heat Stop is effectively suppressed. The difficulty of this project is that the Heat Stop structure is complicated and the deformation under heat of the mirror must be very small. The project will design the system using the thermal/structure/optical integrated analysis method, and combined with the physical analog detection. This project will solve the Heat Stop thermal control program with the optical ability of focal plane reflector. Which will not only help FASOT project going well, but also can be applied to other similar solar telescope project .

焦面光阑及其热控系统对于一台太阳望远镜的成败有着至关重要的作用。本项目提出一种新型太阳望远镜焦面光阑，它能实现通常的太阳望远镜焦面光阑的视场限制及热流限制的作用，还具有一个能用于光学成像的反射镜。这种新型焦面光阑的反射镜将部分视场转到侧面光路，可满足类似于光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）视场监视的功能。本项目要解决的主要问题是：1）完成焦面光阑及其热控系统的设计及测试；2）热控系统能使焦面光阑不影响各个分支光路的成像质量；3）焦面光阑本身引起的杂散光得到有效抑制。本项目的难点在于焦面光阑结构复杂，且反射镜的热变形要求很高。本项目将采用光机热集成设计的方法，结合实物模拟检测的方式推进研制进程，在保证焦面光阑反射镜光学能力的条件下解决焦面光阑系统的温控问题。这一成果既有助于推动FASOT项目顺利实施，也可应用于其他有相似需求的太阳望远镜研制项目中。

焦面光阑及其热控系统对于一台太阳望远镜的成败有着至关重要的作用。本项目的研究目标是研制一种新型太阳望远镜焦面光阑，它能实现通常的太阳望远镜焦面光阑的视场限制及热流限制的作用，还具有一个能用于光学成像的反射镜。这种新型焦面光阑的反射镜将部分视场转到侧面光路，可满足光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）视场监视的功能。结合FASOT项目的研制情况，本项目结合FASOT项目的子型号FASOT1A和FASOT1B开展了前期研究及改进实验，尝试和探索了多种类型的焦面光阑形式，最终确定采用整体形状的光阑体，集反射面、冷却体和安装部为一体。该光阑基于铝合金基材制造，采用CNC方式完成了光阑坯体的加工。反射面的加工采用单点金刚切削加工方式完成，最后镀保护膜层。反射面经过干涉仪面形检测，面形精度优于四分之一波长，可以满足监视成像的使用需求。由于进口代理商的失误未能将正确支付货款，导致FASOT2的60cm口径望远镜无法及时到货，因此在FASOT1B（40cm口径望远镜）上进行了温控测试，结果表明该光阑的温控系统具有良好的温度相应特性，控温精度优于±1℃，完全能够满足使用需求。光阑反射面大于太阳像，测试及使用中未发现杂散光干扰现象。在本项目的支持下，已经发表文章1篇，并申请发明专利4项，其中已有2项获得授权。光阑的相关检测实验仍在进一步准备和整理中，将后续投稿发表。项目执行按照项目计划进行，完成了既定的研究内容，基本达成项目预期研究成果。本课题已完成了既定的研究目标：研究具有光学成像能力平面反射镜的焦面光阑及温控系统，试制一套样品，满足FASOT 功能要求。目前针对FASOT1B和FASOT2各研制了一套焦面光阑及其温控系统，其中FASOT1B的这套已经完成了初步测试，并已经安装在望远镜后端设备上开始使用。