01
光机热集成设计概论
课程背景、光机热耦合概念、设计流程总览、典型应用场景（星载相机、激光雷达）
概论流程
02
光学系统基础回顾
几何光学三定律、理想光学系统、像差理论（球差、彗差、像散）、Zemax基本操作
光学Zemax
03
机械结构设计基础
材料力学核心概念、常用光学材料对比（铝合金/殷钢/碳纤维）、典型光机结构形式
材料刚度
04
热力学基础
传热三方式（传导/对流/辐射）、CTE与热应力、ANSYS Workbench入门
热学ANSYS
05
光机热耦合接口
IGES/STEP/STL格式、节点映射与插值、Zernike多项式拟合波前误差
耦合Zernike
06
Zemax与ANSYS联合仿真
静态结构变形影响、热变形分析流程、案例：反射镜重力面形变化
联合仿真案例
07
材料选择与匹配
光学玻璃与金属CTE匹配、无热化设计概念、红外镜头无热化案例
CTE无热化
08
支撑结构设计
反射镜支撑方式、柔性铰链原理、案例：空间相机主镜柔性支撑
柔性支撑
09
镜筒与镜室设计
壁厚计算、隔圈压圈、消杂光螺纹、案例：高精度投影镜头镜筒
镜筒消杂光
10
胶粘与连接技术
光学胶粘剂选择（环氧、UV胶）、胶层厚度控制、螺栓预紧力分析
胶粘预紧
11
精密调整机构
微调机构（偏心环、楔形镜）、调焦机构设计、激光雷达接收镜头案例
调整调焦
12
热控设计基础
被动热控（涂层/多层隔热）、主动热控（加热片/热管）、热控仿真
热控仿真
13
稳态热分析实战
热载荷施加（太阳辐射/地球反照/内部热源）、边界条件、温度场求解
稳态热分析
14
瞬态热分析实战
轨道外热流变化、热惯性影响、案例：卫星入轨初期温度响应
瞬态卫星
15
热弹性变形分析
温度场映射结构模型、热应力与应变、案例：望远镜桁架热变形
热弹性变形
16
光学性能评价
波前误差(RMS/PV)、MTF、点列图(Spot Diagram)分析
MTF波前
17
光机热集成优化
多学科优化(MDO)、响应面法、案例：以MTF为目标的反射镜轻量化
MDO轻量化
18
振动与冲击分析
模态分析、随机振动响应、正弦振动试验、机载光电吊舱抗振
振动模态
19
疲劳与寿命评估
S-N曲线、Miner线性累积损伤、扫描机构往复运动疲劳寿命
疲劳寿命
20
装配与公差分析
尺寸链计算、蒙特卡洛公差分析、光学装配工艺（定心/胶合）
公差装配
21
环境试验验证
热真空/热循环/振动试验、试验与仿真相关性分析
环境试验验证
22
典型系统一：星载高光谱相机
系统指标分解、光机热设计流程、在轨性能预测
高光谱星载
23
典型系统二：车载激光雷达
发射/接收光路设计、散热与抗振、成本控制
激光雷达车载
24
典型系统三：极紫外光刻物镜
超高精度要求、热管理挑战、材料与工艺极限
EUV光刻
25
典型系统四：红外热成像仪
无热化镜头、探测器冷指与杜瓦、非均匀性校正
红外无热化
26
软件工具链
MATLAB数据处理、Python脚本(PyAnsys/Zemax API)、Isight集成
工具链自动化
27
数据后处理与可视化
变形云图解读、温度梯度分析、光学性能曲线绘制
后处理可视化
28
工程文档与报告
设计报告结构、仿真报告撰写、技术评审要点
文档评审
29
前沿技术展望
增材制造(3D打印)、主动光学与自适应光学、数字孪生
前沿数字孪生
30
综合实战项目
从需求到交付全流程演练、分组答辩与专家点评、职业发展建议
实战答辩