基于液晶波片的Hα双折射滤光器的机械结构设计

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingqing4452638
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受地球大气扰动、吸收及背景辐射的影响,地基观测已经很难满足太阳物理研究的需要,进入空间已成为天文观测的一大主流发展趋势,将传统观测设备小型化、轻型化成为空间太阳仪器发展的一个新的研究内容。双折射滤光器是太阳望远镜观测太阳磁场、监测太阳活动的重要部件,目前的滤光器需要使用多个电机,通过机械旋转机构带动各晶体级中的偏振元件旋转来调整滤光器的透过波长,其机械结构复杂,且要通过动密封与滤光器内的硅油接触,对空间运用的可靠性存在巨大威胁。液晶技术的发展,使得利用液晶波片构建双折射滤光器成为可能。基于液晶波片的双折射滤光器排除了旋转电机的使用,从而避免了油浸动密封和旋转运动部件,大大提高了设备可靠性。同时还简化了机械结构、减轻载荷重量、降低能耗、减小热控设计的难度、减少附加振动,实现了设备的小型化和轻型化,适用于空间环境的使用。  液晶波片的应用给双折射滤光器空间化带来明显益处,本论文的主要目的是为基于液晶波片的双折射滤光器地面原理样机的研制提供机械结构,包括设计、加工和装配。主要工作和成果如下:  1、采用径向装配的结构设计,解决了因光学晶体外形尺寸不等带来的装配难问题;  2、首次以环形凹槽设计储存滤光器内的硅油匹配液,解决了因工作温度升降造成的硅油体积变化问题,该设计不仅体积小,也降低了漏油的风险;  3、采用LEMO真空插头,在紧凑的空间中解决了液晶波片驱动导线在密封结构中引出的问题,取得了很好的密封效果;  4、利用SolidWorks软件进行三维建模,并通过计算机辅助设计,应用极值法实现误差分配。  5、完成的基于液晶波片滤光器的机械结构,与机械调节的滤光器相比,结构简单,体积小,质量轻,体积减小为机械调节滤光器的1/3,重量减小为其1/2,经过初步测试实验,能够满足滤光器的使用要求。  本论文的完成为基于液晶波片滤光器地基原理样机提供了一套完整的机械结构,研制中的相关技术可为该滤光器在地基应用提供技术支持,为空间应用提供技术储备。
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