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国产光学平台问世,性能达国际一流

星之球科技 来源:光电汇2017-07-20 我要评论(0 )   

2003年,中国科学院上海光学精密机械研究所联合实验室引进了一台Zigo24”TF干涉仪,在做市场调研选购支撑平台时发现,国外光学平台产品价格昂贵,而国产光学平台鱼目混...

谁说光学平台只有国外的好。
我们也有自己的光学平台了,
性能不输国际一流品牌。
 
2003年,中国科学院上海光学精密机械研究所联合实验室引进了一台Zigo24”TF干涉仪,在做市场调研选购支撑平台时发现,国外光学平台产品价格昂贵,而国产光学平台鱼目混珠。
 
于是基于联合实验室深厚的光学仪器研制技术基础上,在朱健强研究员的带领下自主研制了精密光学平台系统GS4815M-52-SAT-850,恒温粘接成型的蜂窝芯光学平台,台面尺寸L4800 x B1500 x H520,双气室气浮隔振支撑SAT160,台面总高度850 mm。
 
利用Zigo24”TF干涉仪的软件自测干涉仪主透镜和标准镜之间的多自由度振动导致的光程差,相对振幅小于±20 nm,大于5 Hz外界振动98%隔除,满足大口径Zigo24”( Ø600 mm)干涉仪的隔振需求,该光学平台系统在上海光机所联合实验室光学检测课题组使用至今,性能优良稳定。
zigo 24″TF干涉仪和自主研制的光学平台系统GS4815M-52-SAT-850
 
zigo 24″TF干涉仪自带软件测量环境振动对主透镜和标准镜之间的多自由度振动导致的光程差位移,包括干涉仪主镜和标准镜形变误差及其调整架装校应变,左图为时域图,误差幅值小于±20 nm,右图为频域图,将大于5 Hz的外界振动98%隔除。
 
光学平台隔振系统的构成     
 
课题组研制的洁净光学平台由上下面板、蜂窝内芯和U型清洁舱采用低温恒温粘接而成,温度应变小。
 
钢质蜂窝内芯采用垂向支撑桁架蜂窝结构,U型清洁舱与蜂窝芯六边形内壁相配合内嵌在蜂窝孔中,蜂窝孔六边形板直接粘结到上面板,U型清洁舱用蜂窝夹层板顶着粘接在上面板,增加纵向支撑静刚度,具有高刚度-重量比,可显著提高平台的基频模态固有频率,有效延长光学平台类刚体低频率段范围。
 
蜂窝芯纵向层状约束阻尼和四周阻尼板形成的宽带阻尼有效减弱宽频带随机振动能量,大幅降低平台面板各阶模态固有频率共振形变幅值。
 
平台面板具有优良的洁净性能,上、下面板均采用防锈的磁性不锈钢,上面板与蜂窝芯粘接前后都进行严格的洁净清洗流程,保证面板螺孔和U型清洁舱无油污、碎屑残留,U型清洁舱能有效防止蜂窝芯板腐蚀,U型通道将相邻两个螺孔连通,便于制造时用高压气枪和工作时用吸尘器清洁掉落在舱内的灰尘碎屑等污染物。
 
专利技术的洁净光学平台,U型清洁舱内嵌在蜂窝芯六边形内壁,蜂窝芯和上面板直接粘接,U型清洁舱将两个螺孔连通,便于清洁螺孔底部灰尘。
  
光学平台隔振系统的性能参数     
 
使用DASP多通道振动测试仪测量光学平台的振动响应,绘制柔度曲线,并与国外著名品牌的同规格光学平台面板测量结果比对:自主研制的光学平台,模态固有频率更高,共振峰响应幅更低,光学平台的性能达到国际一流水平。
 
 
使用DASP多通道振动分析仪,测量3 mx1.5 mx0.2 m光学平台的柔度曲线
 
课题组研制的气浮支撑采用双气室、层流阻尼孔提高隔振阻尼比。其垂直固有频率为1.0~2.0 Hz,水平固有频率为1.2~2.5 Hz。
 
 
 
用多通道振动分析仪实测Zigo24”干涉仪光学平台的隔振性能,垂向固有频率为1.5 Hz,水平固有频率0.7 Hz,测量结果与Zigo24”干涉仪软件的测量结果完美契合一致,大于5 Hz的随机振动98%隔离,气浮隔振支撑的性能也达到国际一流水平。
zigo 24″TF干涉仪光学平台的垂向隔振性能,利用DASP多通道振动测试仪测量,上图为时域图,下图为频域图,外界振动在4 s后98%衰减,气浮支撑的垂向固有频率为1.5 Hz。
 
 
 
zigo 24″TF干涉仪光学平台的水平隔振性能,利用DASP多通道振动测试仪测量,上图为时域图,下图为频域图,外界振动在4 s后98%衰减,气浮支撑的水平固有频率为1.5 Hz。
 
多年来根据需求,联合室研制了多种规格的光学平台和隔振支撑,光学平台有铝合金面板和不锈钢面板,光学试验要求长光学距离和单光源大系统试验时,可选用刚性连接组合平台,以及开孔、台阶等特殊需求的OEM平台。气浮支撑根据承重分为25 kg、100 kg、500 kg、1 T和2 T共5种规格。
 
 
 
高精度显微镜,SEM电镜超薄桌面型气浮隔振平台系统,内嵌4个承重30 kg/个的气浮支撑。
 
 

 
超薄桌面型气浮隔振平台             小型气浮支撑

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上海光机所光学平台
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