紧凑型二维摆镜组件设计优化用于多节点激光通信天线

"该文介绍了一种用于多节点激光通信天线的紧凑型摆镜组件设计，旨在减小天线工作包络尺寸并提升二维摆镜的运动控制精度。通过采用高体分铝基碳化硅(SiC/Al)支撑板与H-K9L反射镜直接黏接的方法，提高了摆镜的热稳定性，并将摆镜回转中心至镜面的距离缩短到20毫米。黏接面采用三点薄圆环设计，确保组件动态刚度的同时降低黏接应力对面形的影响。经过有限元分析，摆镜组件的基频达到1319.96 Hz，在20±5℃的工作温度范围内，面形峰谷(PV)值优于λ/4(λ=632.8 nm)，面形均方根(RMS)值优于λ/22。实际检测结果显示，摆镜面形的PV值优于λ/4，RMS值优于λ/29，满足激光通信天线RMS为λ/15的性能指标。" 本文主要讨论了激光通信技术中的关键部件——摆镜组件的设计优化。在多节点激光通信系统中，天线的尺寸和摆镜的运动精度是两个至关重要的因素。为了实现更紧凑的天线设计，研究人员提出了一种创新的摆镜组件。该组件利用高体分铝基碳化硅作为支撑板，这种材料具有良好的热稳定性和轻质特性，有助于减少因温度变化引起的面形变形。此外，通过直接黏接H-K9L反射镜，减少了摆镜组件的体积，同时将回转中心至镜面的距离缩短，从而提高了运动控制的精度。 黏接面采用三点薄圆环结构，这是一种兼顾刚度和应力分散的设计。它能够在保持组件动态性能的同时，减少黏接过程对面形精度的负面影响。通过有限元分析，研究人员评估了摆镜组件的频率响应和面形稳定性，验证了设计的有效性。组件的基频高达1319.96 Hz，表明其具有较高的动态性能。在实际工作温度范围内，摆镜的面形保持了极高的精度，优于λ/4的PV值和λ/22的RMS值。 为了进一步验证这些数值，使用ZYGO激光干涉仪进行了实际测量。实测结果与理论分析一致，摆镜面形的PV值和RMS值均优于预期，满足了激光通信天线对于面形精度的严格要求（RMS为λ/15）。这一设计对于提升激光通信系统的整体性能和可靠性具有重要意义，特别是在空间环境或移动通信应用中，紧凑型摆镜组件的高精度和稳定性显得尤为关键。 文章详细介绍了多节点激光通信天线的紧凑型摆镜组件设计，包括其创新点、优化方法和性能验证。这项工作为激光通信领域的光学天线设计提供了新的思路和技术支持，对于推动光通信技术的进步和发展具有积极的贡献。