主动薄镜望远镜:技术原理、性能表现与未来展望
1. 主动薄镜望远镜面临的误差源
主动薄镜望远镜在运行过程中会受到多种误差源的影响,这些误差源会对望远镜的成像质量产生不同程度的影响。以下是一些主要的误差源及其影响:
1.1 温度差异
望远镜镜面与周围空气的温度差异需控制在±1°C的小范围内。在这样小的温度差异下,产生的镜面视宁度影响可忽略不计。
1.2 风的干扰
风产生的干扰频率过高,超出了甚大望远镜(VLT)光学元件准静态控制的范围。在望远镜的封闭室内,主镜平均风速为1m/s时,会产生均方根约为1N的压力波动,这会导致主镜以最低弹性模式e₂,₁发生变形,全球波前误差均方根约为150nm,且误差与压力变化的平方成正比。因此,在强风条件下,主镜需要封闭室和防风屏的保护。
1.3 振动
振动产生的倾斜误差即使通过自适应光学系统也难以甚至无法校正,因此必须通过合理设计望远镜的多个组件来尽可能避免振动。
2. VLT的开环性能
2.1 初始像差校正
在镜子初始安装并施加主镜下的标称力后,两个主要像差是泽尼克三阶彗差和三阶像散,系数约为20μm,它们产生的点扩散函数半高宽至少为2角秒,且产生的夏克 - 哈特曼图案严重扭曲,无法用标准波前分析算法分析。通过对严重离焦图像的目视检查进行初始粗校正,可去除大部分像差。三阶像散与离焦结合会使图像拉长,离焦过零时方向改变90°;三阶彗差的特征是中心遮挡相对于外边缘的偏移。粗校正后,夏克 - 哈特曼图案足够规则,可用于自动分析。
2.2 滞后效应
即使精
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