铺层角度误差对CFRP平面反射镜面形影响研究

摘要

为了解决CFRP（carbon fiber reinforced polymer）平面反射镜在加工成型后的面形存在像散像差的问题,建立相关的理论模型以对其产生机理进行解释,并设计实验对模型进行验证。首先基于经典层合板的热效应理论,考虑到CFRP平面反射镜制造过程中存在铺层角度误差及温度变化等因素,推导了相关公式以说明当对称均衡铺层CFRP反射镜存在铺层角度误差时,在热效应的影响下会产生马鞍形的变形,即会导致面形出现像散像差。设计了相关实验,制备了两组铺层角度分别为[0°90°45°-45°]2s和[（0°90°45°-45°）s]2的反射镜样片,并利用Zygo长波红外干涉仪（λ=10.6μm）对样片总体面形及像散像差进行检测。实验数据显示:第一组样片像散像差的RMS值平均为0.034λ,第二组样片像散像差的RMS值平均为0.510λ。证明了铺层角度误差是使反射镜产生像散像差的主要原因之一,而且像差大小会随着反射镜弯曲刚度准各向同性的提高而减小。