基于压电驱动变形次镜的自适应望远镜技术
批准号:
11733005
项目类别:
重点项目
资助金额:
340.0 万元
负责人:
饶长辉
依托单位:
学科分类:
光学、紫外和红外天文技术和方法
结题年份:
2022
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭友明、官春林、饶学军、张昂、孔林、郑文佳、张俊波、钟立波、王佳英
中文摘要
为了克服大气湍流的影响,采用变形次镜作为波前校正器的自适应望远镜技术是当前大口径光学望远镜的研究前沿之一。本项目针对国际上变形次镜广泛采用的音圈电机驱动器存在的线性响应差、谐振频率低、发热量大等问题,开展基于压电驱动变形次镜(我们在国际上首次成功验证,见Optics Letters 41(24), 2016)的自适应望远镜技术研究,重点突破压电驱动变形次镜的优化设计与研制、自适应望远镜中波前传感器和变形次镜之间的响应矩阵在线标校、倾斜和高阶波前像差的复合控制与校正等关键技术,并以1.8m高分辨力光电成像望远镜为平台进行试验验证,获取天文目标从可见光到近红外波段(R、I、J和H波段)接近衍射极限的高分辨力图像。在研究和实验过程中积累经验和技术,培养人才,为我国未来大型光学望远镜的研制提供支撑。
英文摘要
To compensate for the atmospheric turbulence, adaptive telescope technology taking the deformable secondary mirror (DSM) as the wavefront corrector is a hotspot of current research on large-aperture telescopes. In this project, considering the non-linearity, low resonant frequency and large heat dissipation of the voice coil actuators widely adopted in the deformable secondary mirrors, research on the adaptive telescope with a piezoelectric DSM (PDSM) will be carried out (fist on-sky demonstrated by the applicants, Optics Letters 41(24), 2016). Breakthroughs on the key technologies such as the optimization and manufacture of the PDSM, the on-line calibration of the interaction matrix between the PDSM and the wavefront sensor, and the compound control of tip-tilt and high-order aberration will be made. On the basis of theory and technology developed, experiments will be done on the platform of the 1.8m high-resolution imaging telescope. Near diffraction-limited high-resolution images of astronomical objects ranging from optical to infrared (R, I, J and H bands) will be obtained. Experiences, technologies and talents developed in the research and experiments will support the future development of the large-aperture optical telescopes in China.
传统光电望远镜与自适应光学系统相互独立,需要利用专门的变形镜及其匹配光学系统实现对大气湍流的波前校正,系统光学结构复杂,光能利用率低。基于变形次镜的自适应光学望远镜,使用可变形的曲面反射镜作为望远镜的次镜进行波前校正,可以有效简化系统结构,提升望远镜的光能利用率,减小背景辐射,提高望远镜对暗弱目标、红外目标的观测能力。本项目针对国际上变形次镜广泛采用的音圈电机驱动器存在的线性响应差、谐振频率低、发热量大等问题,开展了基于压电驱动变形次镜的自适应望远镜技术研究,研制了一套已知的国际上驱动器间距最小的变形次镜,用于天文高分辨成像望远镜的波前校正。项目组先后突破了小间距压电驱动变形次镜研制技术、基于恒星的变形次镜响应矩阵高精度标定技术、变形次镜与Hexapod的联合校正等技术,在云南天文台丽江观测站的1.8米望远镜上取得了天文目标的可见光/近红外近衍射极限高分辨图像。该系统在可见光波段(~640nm)的成像斯特列尔比达到~0.4;跟踪精度达到~0.02”;成像极限星等较1.8米望远镜原自适应光学系统提升1等以上。相关成果在国内外高水平期刊上发表论文14篇,申请专利11项。在项目的研究过程中,培养了硕士2名,博士8名。项目的研究成果表明,基于压电驱动变形次镜的自适应望远镜性能优于传统的“望远镜+自适应光学”的系统架构,可以实现成像极限性能、跟踪精度和可见光成像分辨力的显著提升。
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DOI:
10.7498/aps.69.20191536
发表时间:
2020
期刊:
物理学报
影响因子:
--
作者:
[雍佳伟, 田雨, 许克峰, 饶长辉]
通讯作者:
饶长辉
Automatic disturbance identification for linear quadratic Gaussian control in adaptive optics
自适应光学中线性二次高斯控制的自动扰动识别
DOI:
10.1093/mnras/staa1698
发表时间:
2020-08
期刊:
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
影响因子:
4.8
作者:
[Jiaying Wang, Youming Guo, L. D. Kong, Zhang Lanqiang, Naiting Gu, Kele Chen, Changhui Rao]
通讯作者:
Changhui Rao
Vibration mitigation experiment on the Chinese Large Solar Telescope based on the linear quadratic Gaussian control
基于线性二次高斯控制的中国大型太阳望远镜减振实验
DOI:
10.1016/j.ijleo.2021.166333
发表时间:
2021-03
期刊:
Optik
影响因子:
3.1
作者:
[Youming Guo, Jiaying Wang, Ling Kong, Kele Chen, Naiting Gu, Xuejun Rao, Changhui Rao]
通讯作者:
Changhui Rao
DOI:
10.3788/lop57.230101
发表时间:
2020-12-01
期刊:
LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS
影响因子:
1
作者:
[Wang Jiaying, Guo Youming, Rao Changhui]
通讯作者:
Rao Changhui
Experimental demonstration of LQG control with disturbance mitigation on multiple modes in adaptive optics system
自适应光学系统中多模式扰动抑制的 LQG 控制实验演示
DOI:
10.1016/j.ijleo.2019.163594
发表时间:
2020-02-01
期刊:
OPTIK
影响因子:
3.1
作者:
[Wang, Jiaying, Guo, Youming, Rao, Changhui]
通讯作者:
Rao, Changhui
共 10 条
60cm太阳高对比度成像自适应望远镜
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批准号:12527802
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项目类别:国家重大科研仪器研制项目
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资助金额:822.70万元
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批准年份:2025
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负责人:饶长辉
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依托单位:
用于日珥高分辨力观测的自适应光学系统
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批准号:12433010
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项目类别:重点项目
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资助金额:239.00万元
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批准年份:2024
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负责人:饶长辉
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依托单位:
用于大口径太阳望远镜的大气特性测量和自适应光学控制方法研究
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批准号:12261131508
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:105.00万元
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批准年份:2022
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负责人:饶长辉
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依托单位:
云南天文台一米红外太阳塔自适应光学高分辨力成像技术研究
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批准号:11178004
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:170.0万元
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批准年份:2011
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负责人:饶长辉
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依托单位:
光波在非kolmogorov湍流中的传播特性研究
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批准号:69908006
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:13.0万元
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批准年份:1999
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负责人:饶长辉
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依托单位:
国内基金
海外基金