【摘 要】
：
红外光谱成像系统、光场成像系统、光学显微系统、偏振干涉成像系统、复眼成像系统、环带式全景光学系统、多尺度成像系统及头戴式增强显示系统等光学系统中,通常需要中继光学系统来实现光路衔接、配瞳、偏转等.研究了现有中继光学系统结构,介绍了光阑前置即具有实入曈的像方远心离轴三反光学系统的设计方法及自由曲面的描述方法,完成了满足设计参数的具有实入瞳的远心中继光学系统仿真设计,系统各镜采用XY多项式描述的自由曲面离轴三反光学系统结构.CODEV仿真设计结果表明,在工作谱段0.4～5.0 μm、焦距400 mm、F数3、
【机 构】
：
西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119
论文部分内容阅读
红外光谱成像系统、光场成像系统、光学显微系统、偏振干涉成像系统、复眼成像系统、环带式全景光学系统、多尺度成像系统及头戴式增强显示系统等光学系统中,通常需要中继光学系统来实现光路衔接、配瞳、偏转等.研究了现有中继光学系统结构,介绍了光阑前置即具有实入曈的像方远心离轴三反光学系统的设计方法及自由曲面的描述方法,完成了满足设计参数的具有实入瞳的远心中继光学系统仿真设计,系统各镜采用XY多项式描述的自由曲面离轴三反光学系统结构.CODEV仿真设计结果表明,在工作谱段0.4～5.0 μm、焦距400 mm、F数3、视场角2ω=8°下,系统MTF(Modulation Transfer Function)接近于衍射极限,畸变小于1％,成像质量良好.
其他文献
涡旋光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应、微纳机械加工、超分辨成像和光镊等领域具有重要的应用价值.涡旋光应用的前提条件是高质量涡旋光束的产生,将缺陷镜技术和固体激光谐振腔技术结合起来研究,对直接产生高光束质量、高稳定性和大拓扑荷数(高阶)的涡旋激光具有明显的优势.当前,该项技术多是用在简单的两镜线性腔中,且以连续波涡旋激光为主.文中使用紫外皮秒脉冲激光器制备了点缺陷镜,并采用LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体作为激光实验平台,构造了V型激光谐振腔,首次实现了复杂谐振腔内直接产生高阶涡旋激光输出.当吸收功率
为了保证外界环境剧烈变化下大口径巡天望远镜的成像质量以及实现系统的快速对准,其波前传感系统在保持像差检测精度的同时也需要具备较大动态范围.首先基于同侧离焦星点像光强分布与曲率传感技术建立了 一套大动态范围的对准检测技术,分别使用解析式表达和机器学习方法实现离焦量以及系统其余低阶像差的解算.然后对不同类型像差的解算精度进行了理论分析,最后针对所提出方法进行实验验证,结果表明离焦检测误差(以波前RMS变化为准)分别小于5％,而失调检测误差小于15％,满足对准装调要求.
由于空间环境变化,高分辨率空间光学载荷在轨会产生不同程度的离焦从而影响成像质量,因此需要进行在轨调焦.为了适应高分辨率、轻小型空间光学载荷发展需求,设计了 一种集支撑功能、调焦功能为一体的结构,通过热控系统对支撑结构温度的精准控制来调整次镜组件在光轴方向的位置,从而使载荷具备调焦功能.首先,根据光学系统参数进行调焦精度分析,确定支撑结构的设计要求;然后,基于连续拓扑优化中的变密度法(SIMP)进行支撑结构的全局优化;最后,开展了热光学试验,验证支撑结构的热控调焦功能并测量热控调焦系数.试验结果表明:该光学
可变智能桁架在光学设备装调与在轨组装与维护等方面均有着巨大的优势,针对可变智能桁架在大口径光学设备上的相关技术及应用进行了归纳总结,并对其未来发展趋势进行了展望.首先,针对少自由度串联构型的桁架论述了关于望远镜嵌合式可变智能桁架设计及其应用;之后,着重介绍了可变智能桁架在望远镜在轨组装、调节以及在轨服务中的应用.针对其自由度与定位精度高的特点,总结了智能桁架调节时可使用的反馈方法并对可变智能桁架的结构与控制算法进行了论述;最后,对目前应用于智能桁架的技术进行了总结,并对未来的发展趋势进行了展望.
涡旋光场因其具有光学轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)而倍受关注.OAM这一独特物理特征赋予了涡旋光场一个无限高维的空间自由度,同时也引发了光场奇特的干涉、衍射、传输等性质.OAM识别和探测技术的发展是涡旋光从基础研究走向应用的关键.文中聚焦于OAM探测领域的一个重点研究方向——涡旋光几何坐标变换技术.详细介绍了该技术的基本原理、优势特点、研究进展和应用情况.涡旋光几何坐标变换是指通过特殊的调制相位设计,使涡旋光束的空间几何结构发生特殊的变化,从而可通过简单透镜聚焦等方
涡旋光束因为携带轨道角动量,在光通信、粒子操纵及量子信息等领域都具有重要的应用前景.目前有很多方法可用于产生涡旋光束,如利用螺旋相位板、模式转换、空间光调制器等.然而,传统的方法需要搭建体积相对较大的光学系统,限制了其在集成光学等领域中的应用.不同于传统方法中通过传输效应来获得相位变化,超表面可以通过纳米结构使入射光产生相位突变,在纳米尺度上独立控制动态或几何相位以产生涡旋.超表面具有强大光控制能力的同时,还具有体积小、易于集成等特点,因此成为了产生涡旋光的理想方法.文中在介绍产生涡旋光束基本原理的基础上
激光制导是当今最常用的制导方式之一,激光半主动光学系统性能的优劣直接影响其制导精度.提出了一种激光半主动光学系统像差优化设计方法,通过赋予不同的球差与离焦量实现激光半主动光学系统初始结构设计,通过对非对称像差优化实现光斑均匀化设计,设计并研制了折射式激光半主动光学镜头,光学系统工作波段1064 nm,视场为±9.2°,光斑大小5 mm,能量分布均匀;为解决激光半主动镜头不能单独检测的问题,提出了利用色差特性实现镜头低成本可视化检测的原理,并搭建了激光半主动光学镜头的可视化检测系统.镜头的测试结果表明,光斑
作为新型结构光束的一类,全庞加莱球光束因其横截面上自旋角动量和轨道角动量发生耦合,近年来在自由空间光通信领域内受到广泛关注.然而,传输信道中的大气湍流将产生诸如光束扩展、漂移、光强闪烁等严重影响,进而限制光通信系统性能.结合随机相位屏,对具有“C”型偏振奇点的全庞加莱球光束、\'\'V“型偏振奇点的柱矢量光束和均匀偏振的标量涡旋光束在湍流大气中的传播进行大量的数值模拟.归一化光强相关系数和模式纯度被用于研究杂合庞加莱球表面不同位置处表征的全庞加莱球的稳定性.结果 表明,相较于具有相似偏振拓扑荷和光
涡旋光是一种携带轨道角动量的空间结构光束,照射到旋转的平板物体表面时频率会发生移动,这一现象被称为光学旋转多普勒效应,通过测量光束频移可获得平板物体的旋转速率.频移受光束入射条件的影响,通过揭示入射条件影响规律,可实现任意入射条件下的旋转物体转速测量.首先,建立了速度投影模型,分析了光学旋转多普勒效应的产生机理.其次,通过理论推导得出了涡旋光任意入射条件下的旋转多普勒频移分布规律,并提出了提取物体旋转频率的理论方法.最后,搭建了旋转多普勒效应的实验装置,采用拓扑荷数为±18的叠加态拉盖尔-高斯光束在四种不
随着先进光学系统设计与制造的发展,大口径光学系统得到了广泛的应用.然而,大口径平面镜高精度面形的检测手段不足,限制了大口径平面镜的制造与应用.为实现大口径平面反射镜的高精度面形检测,提出一种夏克哈特曼扫描拼接检测平面镜面形的方法.对扫描拼接原理、波前重构算法进行了研究,建立了微透镜阵列成像的数学模型,验证了夏克哈特曼扫描拼接检测原理的可行性.针对一 口径为150 mm的平面镜进行了扫描拼接检测实验,拼接得到的全口径面形为0.019λ RMS(λ=635 nm);与干涉检测结果对比,检测精度为0.008λ