天文学的进步在很大程度上与光学技术的进步息息相关——从1609年伽利略发明第一台光学望远镜开始，在可预见的未来，天文学和光学工程将永远联系在一起。近年来，美国亚利桑那大学在设计、制备和建造下一代天文望远镜方面取得了多项重大的光学工程技术进展，其中，有四点进展尤为关键。这些技术进展将使未来的望远镜能够扩大对宇宙的科学理解。首先，对用于构建下一代望远镜反射镜的光学制造技术进行了评估。其次，研究了地面望远镜的对准控制和设备的进展，包括基于激光桁架的LBT（Large Binocular Telescope，大双筒望远镜）主聚焦相机的主动对准，以及用于LBT主焦平面的MOBIUS（Mask-Oriented Breadboard Implementation for Unscrambling Spectra，用于解读光谱信息的面向掩模的实验板）交叉色散光谱单元。第三，对拓扑瞳孔分割的优化问题进行了探讨。最后，讨论了未来空间望远镜的概念及其实现技术，包含：（1）Nautilus空间天文台要求实现的分段、多阶衍射光学元件的精确对准。（2）OASIS（Orbiting Astronomical Satellite for Investigating Stellar Systems，用于研究恒星系统的轨道天文卫星）太赫兹空间望远镜在充气主镜凹陷表征方面提出了独特的挑战。（3）Hyperion 太空望远镜突破了高光谱分辨率和远紫外光谱仪的极限。（4）CDEEP（Coronagraphic Debris and Exoplanet Exploring Pioneer，日冕碎片和系外行星探测）是一项小型卫星任务，通过矢量涡旋日冕仪对环恒星盘和系外行星进行高对比度成像。这些光学工程技术的进步将帮助人类测量、探索和理解宇宙的科学之美。
美国亚利桑那大学正在积极地构思、设计、原型化和演示各种基于地基和天基的未来望远镜技术。Daewook Kim教授领导的大型光学制造和测试（Large Optics Fabrication and Testing，LOFT）团队，由15-20名成员组成，主要研究自由曲面光学系统设计、高度非球面形的制造挑战以及动态计量系统开发。由LOFT团队改进的计算机控制光学表面处理（Computer Controlled Optical Surfacing，CCOS）工艺，为未来光学元件的高效生产提供了可能。改进后的工程技术能够升级和扩大现有大型地基或天基望远镜的能力，为下一代天文研究提供新颖实用的方法，并将使设计和工程界广为受益。Daewook Kim教授希望这些在设计和仪器方面的贡献不仅能为现代天文学提供新的基准，还能引发下一个关于宇宙的伟大认知与见解。
图1 LBTO天文台的望远镜结构中两面8.4米直径的LBT主镜面及其配套的科学装置Daewook Kim教授将继续利用现有基础设施与其他顶级地基和天基望远镜任务进行研究，并与这些设施的主管、工作人员和科学家密切合作。他认为，通过不断研究、开发和应用先进的光学技术，保持LOFT团队对下一代先进光学系统设计、制造/测试和工程的贡献至关重要。
Kim Daewook教授领导的LOFT团队由研究人员、博士后和致力于开发光学设计、测试、光学元件和系统制造的先进技术的学生组成。由于LOFT团队出色的协作和学术能力，他们的研究取得了很多进展，截至2021年，已发表150余篇论文。
LOFT团队的研究与Wyant光学科学学院的光学工程和制造实验室（Optical Engineering and Fabrication Facility，OEFF）以及Richard F. Caris实验室（Richard F. Caris Mirror Lab，RFCML）的硬件项目密切相关。基础研究和生产驱动项目的交叉使LOFT的教职工和学生具备了从概念到原型再到全面实施的高效开发技术解决方案的能力。先进技术的应用使OEFF和RFCML实验室能够构建新的光学元件和系统。LOFT的学生和教职员工为下一代天文望远镜做出了重大贡献，如巨型麦哲伦望远镜，以及先进的地基和天基光学仪器，包括NASA在2021年实施的ASPERA紫外空间望远镜任务。亚利桑那大学的LOFT团队的研究目标与合作院系的未来技术道路高度一致，这些院系包括Wyant光学科学学院、天文学系、月球和行星实验室、大型双目望远镜组织以及两个大型光学制造实验室（OEFF和RFCML）。高精度天文光学系统需要先进的光学工程技术，为建立高质量的研究项目提供了广泛的机会。
