高热稳定性测风Fabry-Perot干涉仪标准具的设计

针对星载测风Fabry-Perot(F-P)干涉仪的核心部件F-P标准具的热稳定性对测风精度的影响,从标准具结构设计角度(材料、形状和固定方式)分析了标准具的热稳定性,并给出最优设计方案.通过对光学元件结构尺寸的优化设计,得出了F-P标准具光学元件的最佳形状尺寸,即平板厚度为25 mm,间隔元件的角度为40°.采用柔性结构固定方式,计算了F-P标准具机械结构的形状尺寸.最后基于有限元法,分析了光学组件和整个标准具的热变形.分析结果显示,当环境温度变化0.1℃时,光学组件平板中心间隔变化量为0.64 nm,整个标准具平板中心间隔变化量为0.28 nm,通光口径边缘处间隔变化量为0.2 nm,相对于波长λ为630 nm的气辉光谱线约为λ/2 250和λ/3 150,并且平板间隔变化量沿着径向向外逐渐减小.得到的结果显示,优化设计后的结构参数满足风速为5 m/s时测量精度对热稳定性的要求,同时满足力学性能要求.