基于增材制造的碳化硅双面反射镜设计与可靠性验证

为实现同轴四反光学系统中主镜和四镜所构成的<italic>Φ</italic>516 mm双面共体反射镜轻量化、高刚度的设计目标，提出一种在传统轻量化设计基础上，融合多参数优化与碳化硅增材制造技术的方法。基于工程经验建立反射镜初始模型，选择主要结构尺寸建立多参数优化模型，并基于多目标遗传算法进行结构参数优化，优化后的反射镜质量为6.8 kg，相对初始方案降低32.6%。最后，完成碳化硅双面反射镜3D打印及结构模态测试，所得一阶频率为1 964 Hz。对两个镜面光学加工后，开展了重力影响试验、真空高低温试验和振动试验。结果表明，试验前后反射镜面形精度最大变化为<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mn mathvariant="normal">0.001</mn><mi>λ</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>λ</mi><mo>=</mo><mn mathvariant="normal">632</mn><mtext> </mtext><mi mathvariant="normal">n</mi><mi mathvariant="normal">m</mi><mo stretchy="false">)</mo></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FFD6B4C2-A1FC-45e0-ADB5-855700D454E2-M001.jpg"><?fx-imagestate width="27.77066803" height="3.04800010"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FFD6B4C2-A1FC-45e0-ADB5-855700D454E2-M001c.jpg"><?fx-imagestate width="27.77066803" height="3.04800010"?></graphic></alternatives></inline-formula>。碳化硅双面反射镜结构设计和增材制造工艺具有良好的可靠性和稳定性。