This paper is a study on an optical bench satisfying stiffness and thermal pointing error requirements for LEO earth observation satellite. According to shape and stiffness requirements, optical bench type 1 is designed. Because type 1 does not satisfy the thermal pointing error requirement, an optical bench type 2 is suggested. Although the type 2 has better results than type 1, it still does not meet the thermal pointing error requirement. Using the results of optical bench type 1&2, the optical bench type 3 is finally designed, which satisfies both the stiffness and thermal pointing error requirements.
This paper is an assessment on the dynamic test results of optical bench for LEO satellite. According to the design requirements, optical bench was designed and manufactured. Dynamic test was performed to verify stability of optical bench. Low level random vibration test, sine burst test and sine vibration test are carried out to identify dynamic characteristics and to verify static strength and safety under quasi-static load conditions. From the result it can be stated that the optical bench is well qualified under the launch environmental conditions.
In this paper, technical issues for an optical bench of high precision LEO Earth observation satellite are described. The optical bench should be stable for thermal and dynamic environment. In this point of view, an intermediate type of optical bench is developed. Thermal deformation analysis and modal analysis are performed for two types of FE model. Modal test are performed to verify the analysis results. The test results fit well the analysis results.
한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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pp.82-86
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1990
A camera type optical bench system equipped with a lens collimator and an image analyzer is fabricated to measure the equivalent focal length and distortion of lenses. This system is automatized by the computer which controls stepping motors. A nodal slide optical bench system equipped with an off axis reflective collimator is fabricated and improved by using rotating arms and air bearing system. distortion measurement on a wide angle lens using the camera method and the nodal slide method is reported. Defocusing error in the distortion measurement with the nodal slide optical bench is analyzed and improved by iteration method to search the correct image point.
In order to set up the design rule of micro optical bench, optical coupling efficiencies of two sets of test benches are calculated. Simple linear connections of incoming and outgoing optical fibers with and without ball lenses are designed. Positional errors that are possible in actual fabrication processes are considered in the calculations and their tolerances are determined from 3dB conditions. For a simple fiber-to-fiber connection, the working distance is limited to $2.7\mu\textrm{m}$ and tilt error $5.8^{\circ}$. When ball lenses are located in front of each fiber, the working distance can be extended over $60\mu\textrm{m}$ , but the positional errors have the strong interaction among position parameters and thus should be considered simultaneously for tolerance design.
본 논문은 강성 요구조건과 열지향오차 요구조건을 만족하는 지구관측위성의 블레이드형 광학탑재체 지지구조물 개발에 대한 연구이다. 먼저 형상 요구조건을 만족하는 광학탑재체 지지구조물을 설계하였으나, 강성 요구조건을 만족하지 못하여 광학탑재체 지지구조물의 외부와 내부에 보강재를 추가하여 이를 해결하였다. 그러나, 열지향오차 요구조건을 만족시키지 못하여, 플랫폼 지지 구조물을 플래폼 상/하단에 모두 장착한 대칭형 구조로 설계하였다. 이 경우 이전 모델에 비해서 열지향오차가 많이 줄어들기는 하였지만 역시 열지향오차 요구조건을 만족시키지는 못하였다. 이전 설계 결과를 바탕으로 측면형 플랫폼 지지 구조물을 설계하여 강성요구조건 및 열지향오차 요구조건을 만족하는 광학탑재체 지지구조물을 최종적으로 설계하였다. 본 설계를 통해서 다음의 결론을 얻을 수 있었다. 강성측면에서는 플랫폼의 면재 두께 증가나 보강재 추가 그리고 블레이드의 개수를 늘려서 강성을 증가시킬 수 있었다. 열지향오차측면에서는 가능한 같은 재료를 가진 구성품들을 서로 결합시키고, 광학탑재체 지지구조물을 대칭형 구조물로 설계함으로써 열지향오차를 감소시킬 수 있었다.
본 논문은 광학탑재체 지지구조물의 열지향오차 해석기법에 대한 연구이다. 광학탑재체 지지구조물의 열지향오차 해석을 수행하기 위해서는 위성본체 전체의 유한요소모델을 필요로 한다. 그러나 광학탑재체 지지구조물의 초기 설계시 위성본체의 유한요소모델이 정해지지 않기 때문에, 열지향오차 해석시 유한요소모델이 존재하지 않더라도 위성본체에 의한 열지향오차를 유도하는 해석기법이 필요하게 된다. 본 논문에서는 이러한 해석기법과 실제 해석시 이를 반영하는 구체적인 방법에 대해서 서술한다.
This paper finds the optimal staking sequence of the satellite composite structures to minimize severe thermal deformations during their orbital operation using GAs and finite element analyses. Then, the optimal design is reinforced to endure the launch loads like high inertia and vibratory loads that are, usually, smaller than orbital loads induced by space environments. The thermal deformation of sandwich panels was minimized at the staking sequence of [$0_2$/90]s and that of composite strut was lowest at the angle of [0/${\pm}45$]s Also there was no buckling in the compressive loading. By vibration analysis, the natural frequencies of the composite components are much higher than aluminum structures and the expected stiffness condition is satisfied. Then, a composite optical bench was fabricated for tests and all analyses results were verified by structural testing. There were good correlations between two results.
Thermo-optic tunable filter, with 4-pairs of H/L layers for DBR, was designed and fabricated. The transmittance characteristics of the filter were measured. Additionally, heating system and temperature sensor system were used in order to observe property of the filter by thermo-optic effect. The tuning efficiency of the filter was measured to be 0.144nm/K$^{-1}$ showing the tuning range of 9.4nm for the temperature variation of 64.7$^{\circ}C$. Filter, lens and fiber were aligned by micro-optical bench.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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