复杂曲面和铝反射镜之前的文章我们都有介绍过，今天我们要将这两个概念放在一起，介绍复杂曲面铝反射镜加工技术的背景与现状。

铝材料具有质量轻、反射率高、可加工性好，能够光机一体化设计等优点，是空间反射镜的常用材料。受到加工精度、表面质量等因素的制约，目前铝反射镜主要应用于红外光学系统，但随着加工技术的不断发展，其在可见光及紫外光领域也有很大的应用前景。

以自由曲面为代表的复杂曲面，具有丰富的自由度和较强的相差校正能力，能够增大视场、减小F数。复杂曲面的应用能够使光学系统的设计更加灵活，结构更加紧凑，光学性能更加优异。如今对光学系统光学性能、体积重量等要求的日趋严苛，促使反射镜面不断向复杂曲面发展。

如上图1.1，SCUBA-2红外相机由英国航天技术中心(UKATC， UK Astronomy Technology Center)设计，委托荷兰国家科学应用研究院(TNO，the Netherlands Organization for Applied Scientific Research)研制，其光学系统采用9块自由曲面铝反射镜，使得相机视场角提升了12倍。此外，结构上的更加紧凑使SCUBA-2扫描速度比上代产品SCUBA-1快上千倍。充分展现了复杂曲面铝反射镜在改善系统光学性能上的强大能力和作用。

如上图1.2，德国夫朗和费应用光学和精密机械研究所(Fraunhofer Institute For Applied and Precision Engineering，IOF)研制的铝镜四反无焦光学系统，其作为傅里叶变换红外光谱仪的前置望远系统，工作于长波红外波段(6-13um)，成像质量达到衍射极限。该系统中的反射元件均为自由曲面铝反射镜，且M1和M3共体，M2和M4共体，大大降低了系统的装调难度。

欧洲太空局(European Space Agency，ESA)利用中国长征火箭发射的高光谱成像仪GomX-4双星系统，如上图1.3所示，能够在45个不同的光谱波段对地球进行成像。此光学系统同样采用自由曲面铝反射镜，并使其结构紧凑，光学性能更加优异。

复杂曲面铝反射镜促进了光学系统快速发展的同时给制造技术带来了巨大的挑战。特别是对于高精度复杂曲面铝反射镜，加工技术的相对滞后成为制约其推广应用和进一步发展的障碍。

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