抗振型光学参考腔振动敏感度分析及设计参考腔的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010103216.6 (22)申请日 2020.02.19 (71)申请人 中国科学院国家授时中心 地址 710600 陕西省西安市临潼区书院东 路3号 (72)发明人 陈龙刘涛许冠军焦东东 张林波刘军董瑞芳张首刚 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 李鹏威 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/10(2020。

2、.01) (54)发明名称 抗振型光学参考腔振动敏感度分析及设计 参考腔的方法 (57)摘要 本发明公开了抗振型光学参考腔振动敏感 度分析及设计参考腔的方法， 以第一主加速度方 向为一维坐标轴， 坐标数值大的支撑物进行三维 固定约束， 坐标数值小的支撑物施加挤压力， 计 算第一参考腔腔长形变量； 建立与第一参考腔模 型完全相同的第二参考腔模型， 只改变主加速度 载荷值， 其他设置均不变， 重复以上步骤进行仿 真计算， 计算第二参考腔腔长形变量； 最后， 计算 拟分析的参考腔的振动敏感度， 根据上述计算步 骤， 计算各个参数化变量下的振动敏感度， 选出 参考腔最佳的设计参数， 本发明能准确的反应。

3、参 考腔的实际受力情况， 充分考虑了各个参数化变 量的情况， 具备最佳的设计参数。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 111324933 A 2020.06.23 CN 111324933 A 1.抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 其特征在于， 首先， 对第一参考腔模型施加 第一主加速度， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支撑物进行三维固定约 束， 坐标数值小的支撑物施加挤压力约束， 仿真计算得到第一参考腔腔长形变量L1； 然后， 建立第二参考腔模型， 所述第二参考腔模型与第一参考腔模型完全相同， 对第二 参考腔模型施加第二主加速度， 所述第二主加速度的载荷值与第一。

4、主加速度的载荷值不同 但方向相同， 第二参考腔模型上支撑物的约束方式与所述第一参考腔模型上支撑物约束方 式相同， 仿真计算得到第二参考腔腔长形变量L2； 最后， 计算振动敏感度， 单位为g-1： (L2-L1)/L/(a2-a1)， 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔腔长， a1为第一主加 速度， a2为第二主加速度。 2.根据权利要求1所述的抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： 1)根据拟分析的参考腔建立分析建模， 作为第一参考腔模型； 2)对第一参考腔模型施加第一主加速度， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数 值大的支撑物进行。

5、三维固定约束， 坐标数值小的支撑物施加挤压力约束， 或以第一主加速 度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支撑物仅在垂直于支撑面方向进行一维固定约束； 3)根据第一参考腔模型的尺寸对第一参考腔模型进行单元格划分； 4)通过步骤3)单元格划分后的第一参考腔模型， 计算第一参考腔腔长形变量L1； 5)建立与步骤1)完全相同的参考腔模型为第二参考腔模型； 6)对第二参考腔模型施加第二主加速度， 所述第二主加速度的载荷值与第一主加速度 的载荷值不同但方向相同， 第二参考腔模型上支撑物的约束方式与第一参考腔模型上支撑 物约束方式相同； 7)根据第二参考腔模型的尺寸对第二参考腔模型进行单元格划分； 8)通过步。

6、骤7)单元格划分后的第二参考腔模型， 计算得出第二参考腔腔长形变量L2； 计算拟分析的参考腔振动敏感度， 单位为g-1： (L2-L1)/L/(a2-a1)， 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔腔长， a1为第一主加 速度， a2为第二主加速度。 3.根据权利要求2所述的抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 其特征在于， 所述步 骤3)中对模型进行单元格划分时， 对支撑物和腔镜进行网格细化。 4.根据权利要求2所述的抗振型光学参考腔振动敏感度的分析方法， 其特征在于， 所述 步骤3)和步骤7)中所述单元格的尺寸进行均匀过渡设置。 5.根据权利要求2所述的抗振型光学参考。

7、腔振动敏感度的分析方法， 其特征在于， 所述 挤压力包括对所述支撑物的外端面的法向施加挤压力。 6.根据权利要求1-5任一项所述的抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法的设计参考 腔的方法， 其特征在于， 计算若干种参数化变量下的参考腔振动敏感度； 拟合出参考腔振动敏感度随各个参数化变量变化的曲线， 根据所述曲线中振动敏感度 最接近零或者为零的数值选出对应的各个参数化变量的数值为参考腔最佳设计参数。 权利要求书 1/2 页 2 CN 111324933 A 2 7.根据权利要求6所述的抗振型光学参考腔振动敏感度的设计参考腔的方法， 其特征 在于， 所述参数化变量包括参考腔体的切割尺寸， 支撑物和支。

8、撑面的接触形状和接触面的 面积， 支撑物厚度以及支撑物材料属性中至少一项。 8.根据权利要求7所述的抗振型光学参考腔振动敏感度的设计参考腔的方法， 其特征 在于， 所述参考腔体的切割尺寸包括沿立方腔体对角线切割顶角的深度或参考腔围脖的厚 度及内径和外径尺寸、 腔镜的直径、 腔镜的厚度、 参考腔补偿环厚度及内径和外径。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111324933 A 3 抗振型光学参考腔振动敏感度分析及设计参考腔的方法 技术领域 0001 本发明属于超稳光学参考腔技术领域， 具体属于抗振型光学参考腔振动敏感度分 析及设计参考腔的方法。 背景技术 0002 具有极高频率稳定度的窄线宽激光。

9、器作为高精密测量的一种手段， 在基本物理常 数测量、 引力波探测、 测地学、 原子光钟等科学与技术领域有着广泛的应用。 实现窄线宽激 光器的方法主要有两种， 一种是利用原子或分子能级跃迁谱线的稳定性， 如饱和吸收谱等， 将激光频率锁定在跃迁谱线中心频率上， 达到激光稳频的目的， 该方法得到的激光频率稳 定度约为10-13量级； 另一种是基于光学参考腔的Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术， 该方 法将相位调制光谱技术与光外差探测技术结合， 把激光频率精密锁定在光学参考腔的共振 频率上， 具有鉴频信号强、 中心频率处斜率大、 控制范围宽等特点， 广泛用于超稳激光的产 生。 使用P。

10、DH稳频技术进行激光稳频时， 是将激光频率锁定在参考腔的共振频率上， 该共振 频率的稳定性取决于参考腔的长度稳定性， 因此参考腔的长度稳定性决定了稳频激光的频 率稳定性。 而振动导致的参考腔长度稳定性变化已经成为限制超稳激光性能进一步提升的 关键因素之一。 因此计算参考腔振动敏感度成为了研制超稳激光的关键一环。 0003 目前大多数超稳激光都是仅工作在实验室环境中， 参考腔的一般固定方式是将参 考腔放置三个或者四个支撑面上， 在重力约束下， 使其保持平衡状态。 2006年Chen等人首次 提出利用有限元分析软件通过数值模拟的方法分析计算参考腔的振动敏感度(2006, PHYSICAL REVI。

11、EW A,74,053801,)。 随后世界各研究小组均采用数值模拟的方法分析参考 腔的振动敏感度， 从而优化设计参考腔结构及支撑位置。 具体操作方法是： 第一， 建立参考 腔的几何模型， 主要包括参考腔腔体、 反射镜(由于反射镜表面镀膜很薄， 一般不需要单独 对镀膜层建模)； 第二， 选取参考腔的支撑面， 并对所有支撑面进行三维固定设置， 同时增加 外部载荷主加速度； 第三， 对模型进行网格划分； 第四， 运行有限元分析软件， 计算参考 腔形变； 第五， 以两反射镜内表面中心位置的距离表示参考腔长度， 仿真前后该距离沿光轴 方向的变化量L与参考腔原长度L的比值L/L， 即为该参考腔的振动敏感。

12、度， 单位为g-1， g 为主加速度。 0004 随着航天技术的发展， 美国、 欧盟、 日本等世界发达国家和组织争相开展在太空领 域的光钟研究计划， 以争取获得时间频率的制高点， 达到导航、 卫星、 国防更高精度的应用， 抗振型超稳激光越来越受到各研究小组的青睐， 其中抗振型超稳光学参考腔成为该研究领 域的热点。 2011年Webster等人提出了一种基于立方腔体四点对称挤压支撑的光学参考腔 (2011,Opt.Lett.36,3572)， 如图1所示， 该立方体参考腔八个顶角均沿体对角线进行切割， 切割成八个正三角形面， 对其中构成正四面体的四个顶角面使用特氟龙半球进行支撑， 由 于该参考腔。

13、进行了三维约束， 具有较好的抗振效果， 作者使用有限元分析软件分析了四个 顶面挤压力对参考腔长度变化的影响， 并从实验上测得该参考腔最大的振动敏感度为2.5 10-11/g， 该振动敏感度为已知参考腔中振动敏感度最低的参考腔。 2018年华东师范大学 说明书 1/7 页 4 CN 111324933 A 4 研究了类似100mm边长的立方体参考腔， 并且在8个顶角面的正三角形平面中心挖圆锥孔， 类似的于其中四个圆锥孔进行固定支撑， 在进行振动敏感度的有限元分析时， 作者将四个 支撑锥面进行三维固定设置， 并施加主加速度， 仿真分析腔长的变化。 0005 以立方体形状的抗振型参考腔为例， 当前抗。

14、振型参考腔在进行振动敏感度有限元 仿真分析时， 主要存在以下两个方面的不足之处： 第一， 将参考腔所有支撑面都加载三维固 定约束不能较为准确的体现参考腔受力情况， 如立方体参考腔， 所有支撑面与腔体之间应 为挤压力， 而若将四个锥面固定， 在重力作用下局部支撑面对参考腔的作用力则为拉力； 第 二， 将预紧力导致的参考腔腔长形变叠加于主加速度导致的腔长形变， 无法体现仅由主加 速度导致的参考腔腔长形变量。 发明内容 0006 为了解决现有技术中存在的问题， 本发明提供一种抗振型光学参考腔振动敏感度 分析方法， 解决现有技术中的超稳光学参考腔振动敏感度的有限元分析方法不能准确反映 光学参考腔的受力。

15、问题； 0007 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 0008 一种抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 首先， 对第一参考腔模型施加第一 主加速度， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支撑物进行三维固定约束， 坐 标数值小的支撑物施加挤压力约束， 仿真计算得到第一参考腔腔长形变量L1； 仿真计算 得到第一参考腔腔长形变量L1； 0009 然后， 建立第二参考腔模型， 所述第二参考腔模型与第一参考腔模型完全相同， 对 第二参考腔模型施加第二主加度， 所述第二主加速度的载荷值与第一主加速度的载荷值不 同但方向相同， 第二参考腔模型上支撑物的约束方式与所述第一参考腔模型上支撑物。

16、约束 方式相同， 仿真计算得到第二参考腔腔长形变量L2； 0010 最后， 计算振动敏感度， 单位为g-1： 0011 (L2-L1)/L/(a2-a1)， 0012 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔腔长， a1为第一 主加速度， a2为第二主加速度。 0013 进一步的， 具体包括以下步骤： 0014 1)根据拟分析的参考腔建立分析建模， 作为第一参考腔模型； 0015 2)对第一参考腔模型施加第一主加速度， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐 标数值大的支撑物进行三维固定约束， 坐标数值小的支撑物施加挤压力约束， 或以第一主 加速度方向为一维坐标轴， 坐标数值。

17、大的支撑物仅在垂直于支撑面方向进行一维固定约 束； 0016 3)根据第一参考腔模型的尺寸对第一参考腔模型进行单元格划分； 0017 4)通过步骤3)单元格划分后的第一参考腔模型， 计算第一参考腔腔长形变量 L1； 0018 5)建立与步骤1)完全相同的参考腔模型为第二参考腔模型； 0019 6)对第二参考腔模型施加第二主加速度， 所述第二主加速度的载荷值与第一主加 速度的载荷值不同但方向相同， 第二参考腔模型上支撑物的约束方式与第一参考腔模型上 说明书 2/7 页 5 CN 111324933 A 5 支撑物约束方式相同； 0020 7)根据第二参考腔模型的尺寸对第二参考腔模型进行单元格划分。

18、； 0021 8)通过步骤7)单元格划分后的第二参考腔模型， 计算得出第二参考腔腔长形变量 L2； 0022 计算拟分析的参考腔振动敏感度， 单位为g-1： 0023 (L2-L1)/L/(a2-a1)， 0024 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔腔长， a1为第一 主加速度， a2为第二主加速度。 0025 进一步的， 所述步骤3)中对模型进行单元格划分时， 对支撑物和腔镜进行网格细 化。 0026 进一步的， 所述步骤3)和步骤7)中所述单元格的尺寸进行均匀过渡设置。 0027 进一步的， 所述挤压力包括对所述支撑物的外端面的法向施加挤压力。 0028 本发明还。

19、提供了一种抗振型光学参考腔振动敏感度的设计参考腔的方法， 计算若 干种参数化变量下的参考腔振动敏感度； 0029 拟合出参考腔振动敏感度随各个参数化变量变化的曲线， 根据所述曲线中振动敏 感度最接近零或者为零的数值选出对应的各个参数化变量的数值为参考腔最佳设计参数。 0030 进一步的， 所述参数化变量包括参考腔体的切割尺寸， 支撑物和支撑面的接触形 状和接触面的面积， 支撑物厚度以及支撑物材料属性中至少一项。 0031 进一步的， 所述参考腔体的切割尺寸包括沿立方腔体对角线切割顶角的深度或参 考腔围脖的厚度及内径和外径尺寸、 腔镜的直径、 腔镜的厚度、 参考腔补偿环厚度及内径和 外径。 00。

20、32 与现有技术相比， 本发明至少具有以下有益效果： 0033 参考腔在支撑物的挤压下， 才能实现整个参考腔的三维约束， 本发明提供了一种 在有限元软件上对抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 改变了现有技术中将所有支撑 面都固定的约束方式， 此种固定约束方式， 在主加速度的作用下， 被固定约束的支撑物对参 考腔的作用表现为拉力， 而不是实际中的挤压力， 本发明充分考虑了参考腔实际的受力情 况， 对一部分支撑面施加挤压力约束， 同时考虑到参考腔在主加速度作用下， 会有沿主加速 度运动的趋势， 为了防止参考腔运动， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支 撑物进行了三维固定约束， 即对。

21、坐标数值大的支撑物施加拉力， 本发明对参考腔的约束方 式与实际的参考腔受力情况更加接近， 能够更加准确的仿真出参考腔的形变， 从而准确的 评估加速度对参考腔形变的影响， 即振动敏感度； 0034 进一步的， 本发明还提出前后两次施加不同主加速度仿真参考腔腔长变化， 并对 两次结果做差， 消除预紧力导致的参考腔腔长变化， 进而得出参考腔腔长对主加速度的敏 感度， 即得到所谓的参考腔振动敏感度。 本发明能够更为准确的仿真计算抗振型参考腔振 动敏感度， 抗振型超稳光学参考腔的设计， 节省抗振型超稳参考腔研制的经济成本与时间 成本， 同时本发明也可以应用于光学干涉仪、 超窄线宽激光器、 光学原子钟、 。

22、引力波探测等 高科技领域； 0035 进一步的， 本发明通过腔体结构的切割尺寸， 支撑物和腔体支撑面的接触形状和 接触面面积， 支撑物厚度和支撑物材料属性进行参数化设置， 生成不同参数情况， 经过计算 说明书 3/7 页 6 CN 111324933 A 6 不同参数情况下的参考腔振动敏感度， 选出最佳的振动敏感度为参考腔的最佳设计参数， 通过该设计方法， 本发明设计的参考腔充分考虑了各个参数化变量的情况， 具备最佳的设 计参数， 整体结构更加稳固， 性能更好。 附图说明 0036 图1为本发明某一实施例的立方体光学参考腔结构示意图； 0037 图2为本发明某一实施例的梭形光学参考腔结构示意图。

23、。 0038 附图中： 1-第一支撑物， 2-第二支撑物， 3-第三支撑物， 4-第四支撑物， 5-补偿环， 6-腔镜， 7-围脖。 具体实施方式 0039 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。 0040 本发明使用有限元软件分析抗振型光学参考腔振动敏感度的方法并基于该方法 选出参考腔最佳的设计参数， 具体步骤如下： 步骤一， 根据拟分析的参考腔建立分析建模， 一般支撑物的尺寸较小， 建立模型时可以考虑忽略支撑物， 而在腔体支撑面上根据支撑物 与腔体的接触面积截取一定的面积作为支撑约束面， 也可以将支撑物作为分析模型的一部 分， 进行多体仿真分析。 0041 步骤二， 建立适当的。

24、约束条件和外部载荷； 对于抗振型超稳光学参考腔， 为实现三 维约束， 参考腔的支撑面通常大于等于三个， 对参考腔施加外部载荷-主加速度， 为了准确 体现参考腔的受力情况， 应根据主加速度方向， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数 值大的支撑物进行三维固定约束， 坐标数值小的支撑物施加挤压力约束， 或以第一主加速 度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支撑物仅在垂直于支撑面方向进行一维固定约束。 0042 步骤三， 参考腔结构参数化设置； 参数化变量包括以下至少一项， 腔体结构的切割 尺寸(如沿立方腔体对角线切割顶角的深度、 参考腔围脖的厚度及内径和外径尺寸、 腔镜的 直径、 腔镜的厚度、 参。

25、考腔补偿环厚度及内径和外径)、 支撑物和腔体支撑面的接触形状和 接触面面积， 支撑物厚度和支撑物材料属性， 仿真分析每个变量对参考腔长度变化的影响。 0043 步骤四， 模型网格划分； 根据建立参考腔模型的尺寸对参考腔模型进行单元格划 分， 便于得出参考腔的形变量； 在载荷施加面的支撑物、 腔镜关键部分进行更加精细的网格 细化； 不同网格的尺寸需要进行均匀过渡设置， 即网格的边长逐渐增加。 0044 步骤五， 算例运行， 提取计算结果； 仿真计算各种参数情况下参考腔腔长形变， 即 参考腔长度变化； 两个腔镜内表面中心位置的距离表示参考腔长度， 提取两个腔镜内表面 中心沿光轴方向位移变化， 以其。

26、相对变化代表此条件下参考腔长度变化。 0045 步骤六， 重新建立与步骤一完全相同的参考腔模型， 在重新建立的参考腔模型的 同一位置施加与步骤一载荷数值不同但方向相同的主加速度， 重新建立的参考腔模型上支 撑物的约束方式与步骤二的参考腔模型上支撑物的约束方式相同， 继续进行仿真计算， 计 算本步骤下的参考腔腔长形变， 通过步骤五的参考腔腔长形变和步骤六的参考腔腔长形变 进行运算， 得出拟分析的参考腔长度对主加速度的敏感程度， 即振动敏感度， 拟合出参考腔 振动敏感度随各个参数化变量变化的曲线， 根据所述曲线中振动敏感度最接近零， 最好为 零的数值选出对应的各个参数化变量的数值为参考腔最佳设计参。

27、数。 说明书 4/7 页 7 CN 111324933 A 7 0046 实施例1 0047 以立方体光学参考腔为例， 包括一个超低热膨胀玻璃(ULE)参考腔腔体、 一对(或 两对)熔融石英(FS)超高反射率反射镜、 一对(或两对)ULE补偿环5、 两个(或一个)通气孔和 四个圆柱形支撑物； 0048 如图1所示， 本实施例中的立方体光学参考腔包括一个超低热膨胀玻璃(ULE)参考 腔腔体、 一对熔融石英(FS)超高反射率反射镜、 一对ULE补偿环5、 两个通气孔和四个圆柱形 支撑物； 0049 当光学参考腔水平放置， 即主加速度方向与参考腔光轴垂直， 光轴沿Y轴方向， 主 加速度沿负Z轴方向(。

28、或沿正Z轴方向， 亦可沿负X轴方向或沿正X轴方向)： 0050 步骤一， 根据拟分析的立体参考腔建立分析建模； 设置参考腔每个部分的材料属 性及每个部分间的接触方式。 0051 步骤二， 沿负Z轴方向施加1g主加速度， 并将第三支撑物3的外端面和第四支撑物4 的外端面进行三维固定约束， 同时对第一支撑物1的外端面和第二支撑物2外端面施加法向 挤压力F， 0052 步骤三， 对参考腔体的八个顶角的切割深度、 四个支撑物和腔体支撑面的接触形 状和接触面面积， 支撑物厚度和支撑物材料属性， 进行参数化设置。 0053 步骤四， 在计算资源允许的条件下， 将模型进行精细化网格划分， 特别是四个支撑 物。

29、和两个腔镜6部分， 需要进行更加精细的网格划分， 同时不同网格尺寸间需要进行均匀过 渡设置。 0054 步骤五， 算例运行， 仿真计算各种参数情况下参考腔形变， 提取两个腔镜6内表面 中心沿光轴方向位移变化， 以其相对变化代表此条件下参考腔长度变化； 提取两个腔镜6内 表面中心处单元节点沿Y轴方向的位置变化， 并将两位移相减， 得到各个参数化变量条件下 对应的各个参考腔腔长的变化量L1。 0055 步骤六， 重新建立与步骤一完全相同的参考腔模型， 只将步骤二中主加速度载荷 数值由1g改为2g， 其他设置不变， 重复以上步骤进行仿真计算， 得到2g主加速度情况时的各 个参数化变量条件下对应的各个。

30、参考腔腔长的变化量L2， 为消除预紧力导致的参考腔长 度变化， 计算各个参数化变量下参考腔长度对主加速度的敏感程度(L2-L1)/L/(a2-a1) 即振动敏感度， 单位为g-1， 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考 腔腔长， a1为第一主加速度， a2为第二主加速度， 然后整理每个参数化变量下的参考腔振动 敏感度， 拟合出参考腔振动敏感度随参数化变量的曲线， 根据曲线中振动敏感度最接近零 或者为零的数值选出对应的参数化变量的数值为参考腔最佳设计参数。 0056 实施例2 0057 如图1所示， 以立方体光学参考腔为例； 0058 当光学参考腔竖直放置， 即主加速度方向。

31、与参考腔光轴平行， 光轴沿Y轴方向， 加 速度沿负Y轴方向(或沿正Y轴方向)： 0059 步骤一， 根据图1所示参考腔的建立分析建模； 设置参考腔各部分的材料属性及各 部分间的接触方式。 0060 步骤二， 沿负Y轴方向施加1g主加速度， 并将第一支撑物1的外端面和第三支撑物3 的外端面进行三维固定约束， 同时对第二支撑物2的外端面和第四支撑物4外端面施加法向 说明书 5/7 页 8 CN 111324933 A 8 挤压力F。 0061 步骤三， 参考腔体的八个顶角的切割深度、 四个支撑物和腔体支撑面的接触形状 和接触面面积， 支撑物厚度和支撑物材料属性， 进行参数化设置。 0062 步骤四。

32、， 在计算资源允许的条件下， 将模型进行精细化网格划分， 特别是四个支撑 物和两个腔镜6部分， 需要进行更加精细的网格划分， 同时不同网格尺寸间需要进行均匀过 渡设置。 0063 步骤五， 算例运行， 仿真计算各种参数情况下参考腔形变， 提取两个腔镜6内表面 中心沿光轴方向位移变化， 以其相对变化代表此条件下参考腔长度变化； 提取两个腔镜6内 表面中心处单元节点沿Y轴方向的位置变化， 并将两位移相减， 得到各个参数化变量条件下 对应的各个参考腔腔长的变化量L1。 0064 步骤六， 重新建立于步骤一完全相同的参考腔模型， 只将步骤二中主加速度载荷 数值由1g改为2g， 其他设置不变， 重复以上。

33、步骤进行仿真计算， 得到2g主加速度情况时各个 参数化变量条件下对应的各个参考腔腔长的变化量L2， 为消除预紧力导致的参考腔长度 变化， 计算各个参数化变量下参考腔长度对主加速度的敏感程度(L2-L1)/L/(a2-a1)即 振动敏感度， 单位为g-1， 式中： L为第一参考腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔 腔长， a1为第一主加速度， a2为第二主加速度， 然后整理每个参数化变量下的参考腔振动敏 感度， 拟合出参考腔振动敏感度随参数化变量的曲线， 根据曲线中振动敏感度最接近零或 者为零的数值选出对应的参数化变量的数值为参考腔最佳设计参数。 0065 实施例3 0066 如图2所示， 。

34、以竖直放置带围脖7的梭形光学参考腔为例(在本实施例中， 梭形光学 参考腔的围脖上有六个用于安装固定螺栓的通孔， 共计12个缓冲支撑物)； 0067 当光学参考腔竖直放置， 即主加速度方向与参考腔光轴平行， 光轴沿Z轴方向， 主 加速度沿负Z轴方向： 0068 步骤一， 根据图2所示参考腔的建立分析建模； 设置参考腔各部分的材料属性及各 部分间的接触方式。 0069 步骤二， 沿负Z轴方向施加1g主加速度， 并将围脖7下方六个支撑物的外端面进行 沿Z轴的一维固定约束， 同时将围脖7上方六个支撑物的外端面施加法向挤压力F。 0070 步骤三， 将围脖7厚度、 内径、 外径、 腔镜6的直径、 腔镜6。

35、的厚度、 参考腔补偿环厚度 及内外径， 梭形腔体的上、 下端面直径和十二个支撑物和腔体支撑面的接触形状和接触面 面积， 支撑物厚度和支撑物材料属性进行参数化设置。 0071 步骤四， 在计算资源允许的条件下， 将模型进行精细化网格划分， 特别是支撑物和 两个腔镜6部分， 需要进行更加精细的网格划分， 同时不同网格尺寸间需要进行均匀过渡设 置， 即单元格的尺寸逐渐递增。 0072 步骤五， 算例运行， 仿真计算各种参数情况下参考腔形变， 提取两个腔镜内表面中 心沿光轴方向位移变化， 以其相对变化代表此条件下参考腔长度变化； 提取两个腔镜内表 面中心处单元节点沿Y轴方向的位置变化， 并将两位移变化。

36、相减， 得到各个参数化变量条件 下对应的各个参考腔腔长的变化量L1。 0073 步骤六， 将步骤二中主加速度载荷数值由1g改为2g， 其他设置不变， 重复以上步骤 进行仿真计算， 得到2g主加速度情况时的各个参数化变量条件下对应的各个参考腔腔长的 说明书 6/7 页 9 CN 111324933 A 9 变化量L2， 为消除预紧力导致的参考腔长度变化， 计算各个参数化变量下参考腔长度对 主加速度的敏感程度(L2-L1)/L/(a2-a1)即振动敏感度， 单位为g-1， 式中： L为第一参考 腔模型或第二参考腔模型未发生形变的参考腔腔长， a1为第一主加速度， a2为第二主加速 度， 然后整理每。

37、个参数化变量下的参考腔振动敏感度， 拟合出参考腔振动敏感度随参数化 变量的曲线， 根据曲线中振动敏感度最接近零或者为零的数值选出对应的参数化变量的数 值为参考腔最佳设计参数。 0074 在本发明的某一实施例中， 梭形光学参考腔的围脖上有三个用于安装固定螺栓的 通孔， 共计6个缓冲支撑物； 并且与实施例3中六个用于安装固定螺栓的通孔， 共计12个缓冲 支撑物的分析及设计方法一致； 0075 在本发明中， 带围脖的圆柱体的分析及设计方法与梭形光学参考腔一致。 0076 参考腔在支撑物的挤压下， 才能实现整个参考腔的三维约束， 本发明提供了一种 在有限元软件上对抗振型光学参考腔振动敏感度分析方法， 。

38、改变了现有技术中将所有支撑 面都固定的约束方式， 此种固定约束方式， 在主加速度的作用下， 被固定约束的支撑物对参 考腔的作用表现为拉力， 而不是实际中的挤压力， 本发明充分考虑了参考腔实际的受力情 况， 对一部分支撑面施加挤压力约束， 同时考虑到参考腔在主加速度作用下， 会有沿主加速 度运动的趋势， 为了防止参考腔运动， 以第一主加速度方向为一维坐标轴， 坐标数值大的支 撑物进行了三维固定约束， 即对坐标数值大的支撑物施加拉力， 本发明对参考腔的约束方 式与实际的参考腔受力情况更加接近， 能够更加准确的仿真出参考腔的形变， 从而准确的 评估加速度对参考腔形变的影响， 即振动敏感度； 0077。

39、 最后应说明的是： 以上所述实施例， 仅为本发明的具体实施方式， 用以说明本发明 的技术方案， 而非对其限制， 本发明的保护范围并不局限于此， 尽管参照前述实施例对本发 明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 任何熟悉本技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内， 其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻 易想到变化， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改、 变化或者替换， 并不使 相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围， 都应涵盖在本发明的保护 范围之内。 因此， 本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 说明书 7/7 页 10 CN 111324933 A 10 图1 图2 说明书附图 1/1 页 11 CN 111324933 A 11 。