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                            中科院长春光机所成功研制世界上大口径单体碳化硅反射镜

                            2020-02-25 16:50:38

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                            历时15年探索攻关、9年立项研制,中国科学家打破国外技术封锁和产品垄断,研制成功世界上迄今公开报道的大口径单体碳化硅(SiC)反射镜——直径4.03米口径高精度碳化硅非球面反射镜,并且核心制造设备以及制造工艺都具有自主知识产权,成果可广泛应用于天文望远镜、航天器光学载荷研制等领域,标志着中国大口径碳化硅非球面光学反射镜制造领域的技术水平已跻身国际先进行列。  


                            中国研制成功世界大口径单体碳化硅反射镜项目负责人、中科院长春光机所副所长张学军研究员向媒体介绍项目科研攻关情况。  


                            由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(中科院长春光机所)承担的国家重大科研装备研制项目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”21日在吉林长春通过项目验收,该所完成的4.03米口径高精度碳化硅非球面反射镜就是项目核心成果之一。验收专家认为,4米口径碳化硅反射镜工程产品即将应用于国家地基大型光电系统,也为空间大口径光学系统的研制解决了核心技术难题。

                              

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                            中科院长春光机所研制成功的直径4.03米口径高精度碳化硅非球面反射镜【孙自法摄】  


                            项目负责人、中科院长春光机所副所长张学军研究员介绍说,大口径高精度非球面光学反射镜是高分辨率空间对地观测、深空探测和天文观测系统的核心元件。碳化硅陶瓷材料则是国际光学界公认的高稳定性光学反射镜材料,但欧美国家在大口径碳化硅光学反射镜制造技术方面长期处于垄断地位,中国必须自主发展大口径碳化硅光学制造技术。  

                            早在2003年,中科院长春光机所就开始对大口径碳化硅光学反射镜制造技术进行探索攻关,2009年底,面向国家对大型光学仪器的战略需求,中央财政投入1.96亿元人民币的国家重大科研装备研制项目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”,正式在中科院长春光机所立项启动。  

                            项目启动后,张学军领导的研发团队通过多年持续技术攻关,突破一系列关键技术瓶颈,先后完成碳化硅镜坯制备、非球面加工检测、碳化硅表面改性镀膜的制造设备研制与制造工艺研究,形成了具有自主知识产权的“4米量级高精度碳化硅非球面集成制造平台”,并依托集成制造平台完成4米量级高精度碳化硅非球面产品研制。  

                            其中,在碳化硅材料制备技术方面,项目研发团队建立大口径碳化硅镜坯制造平台,并先后研制成功可用于可见光成像的2米、2.4米、3米单体碳化硅镜坯和4米口径整体碳化硅镜坯,而此前国际上公认1.5米是单体碳化硅反射镜的极限口径,从而实现中国大口径碳化硅光学材料制备的自主可控。 


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                            中科院长春光机所研制成功的直径4.03米口径高精度碳化硅非球面反射镜【孙自法摄】  


                            在大口径碳化硅非球面加工检测技术方面,项目研发团队突破大口径碳化硅非球面高精度高效加工技术瓶颈,并解决了高精度零位检测精度标定、调整误差分离、投影畸变校正等关键问题,完成4米量级碳化硅非球面高精度加工,加工精度优于16纳米,全面实现4米量级碳化硅高精度加工与检测技术自主可控。  


                            在大口径碳化硅改性镀膜技术方面,项目研发团队在国际上首次研制成功碳化硅反射镜改性与反射膜镀制一体化设备,提升膜层质量与可靠性,实现4米口径碳化硅反射镜表面高反射率薄膜镀制,可见至长波红外全谱段反射率优于95%。  


                            专家指出,中国通过研制成功“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”,形成具备自主知识产权的4米量级大口径反射镜研制能力,并陆续应用于中国各类大型光电设备,将推动中国在大口径光学反射镜制造技术方面实现跨越式发展,大幅提升中国高性能大型光学仪器研制水平。  


                            张学军表示,目前,“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”项目成果已获得一系列重要应用:2米量级碳化硅非球面反射镜已应用于国家大型光电系统项目;4米量级碳化硅非球面反射镜即将应用于国家重大工程项目。同时,项目成果将持续应用于中国空间站多功能光学设施、国家重点研发计划“静止轨道高分辨率轻型成像相机系统技术”等一系列国家重大基础研究和工程项目研制。  


                            他透露,“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”项目研究成果还成功应用于多项国家重大型号项目及背景预研项目中,并成功牵引出总经费近50亿元的多项国家重大型号项目。


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