光学干涉技术革新拼接镜面边缘传感

在天文观测领域，追求更大口径的光学望远镜始终是科研人员的不懈追求。随着镜面尺寸的不断增大，传统单镜面望远镜面临制造工艺和成本控制的严峻挑战。中国科学院南京天文光学技术研究所创新性地提出基于光学等厚干涉原理的边缘传感器方案，为解决拼接镜面共相检测这一世界性难题提供了中国方案。

拼接镜面技术作为突破望远镜口径限制的有效途径，已在郭守敬望远镜(LAMOST)等重大科学工程中得到成功应用。LAMOST望远镜创造性地在同一镜面上同时应用薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术，实现了大视场与大口径的完美结合，使我国在大视场光谱巡天领域走在世界前列。然而，要充分发挥拼接镜面的衍射极限性能，关键在于实现子镜间纳米级精度的共相校准，这对边缘传感技术提出了极高要求。

传统电学边缘传感器存在固有技术局限。这类传感器通常安装在子镜背面，只能进行相对测量，需要定期标定校准。更棘手的是，温度漂移和时间漂移问题难以彻底解决，严重影响长期观测的稳定性。南京天光所科研团队另辟蹊径，利用光学等厚干涉原理开发的新型传感器，通过分析干涉条纹直接获取相邻子镜的相对位姿信息，实现了绝对误差测量，从根本上避免了传统传感器的标定难题。

该技术的核心创新在于将精密光学测量原理引入拼接镜面检测领域。当两片子镜存在相对位姿误差时，会在探测器上形成特征性的干涉条纹图案。科研人员通过精心设计的同心圆识别算法，可以从这些条纹中精确提取出x轴倾斜、y轴倾斜和平移三种误差分量。仿真结果表明，该方案的理论测量精度达到倾斜误差0.02角秒、平移误差20纳米，完全满足大口径拼接镜面的共相要求。

相比传统方案，这种光学边缘传感器展现出多方面优势。其非接触式测量特性消除了支架变形和安装误差的影响；光学原理设计使其对温度变化和时间漂移具有天然免疫力；紧凑的结构便于在镜面上大规模部署。更重要的是，该系统可以直接输出绝对误差值，省去了繁琐的标定流程，大大简化了望远镜的日常维护工作。

这项技术的潜在应用价值不仅限于天文望远镜领域。在需要超高精度位姿检测的众多尖端科技领域，如极紫外光刻机、引力波探测装置等，这种基于光学干涉的测量方案都可能发挥重要作用。科研团队计划在LAMOST望远镜上进行实地测试，进一步验证其在实际观测环境中的性能表现。

从技术发展角度看，这项研究体现了基础光学原理与现代检测技术的完美结合。通过回归光学本质，科研人员成功绕开了传统电学传感器的技术瓶颈，为解决拼接镜面共相检测这一世界难题提供了全新思路。随着后续研究的深入和实地测试的开展，这项具有完全自主知识产权的创新技术有望打破国外垄断，为我国未来超大口径望远镜的研制奠定关键技术基础。

在天文观测迈向更高分辨率的今天，这项光学边缘传感技术的突破不仅具有重要的科学价值，更展现了我国在天文仪器自主研发方面的创新能力。从LAMOST望远镜的成功运行到新型边缘传感器的研发，中国天文光学技术正逐步实现从跟跑到并跑，最终领跑的历史性跨越。