《光学系统设计》简介

《红外与激光工程》编辑部组织翻译的《光学系统设计》(内部资料)现已出版发行。该书主要内容包括：基础光学与光学系统技术要求；光阑、光瞳和其他基本原理；衍射、像差和像质；光程差的概念；几何像差及其消除方法；玻璃的选择(包括塑料)；球面和非球面；光学系统的设计型式；光学设计过程；计算机性能评价；高斯光束成像；红外热成像基础和紫外光学系统；     

《光学系统设计》简介

《红外与激光工程》编辑部组织翻译、编辑的《光学系统设计》（内部资料）现已出版发行。该书主要内容包括：基础光学与光学系统技术要求；光阑、光瞳和其他基本原理；衍射、像差和像质；光程差的概念；几何像差及其消除方法；玻璃的选择（包括塑料）；球面和非球面；光学系统的设计型式；光学设计过程；计算机性能评价；高斯光束成像；红外热成像基础和紫外光学系统.     

鱼眼式光学系统的光阑球差与主光线标定

本文讨论鱼眼式光学系统光阑球差的两种简易计算方法－级数法和经验系数法，以及如何确保主线准确穿过光阑中心的方法。     

《光学系统设计》（内部资料）

主要内容包括：基础光学与光学系统技术要求;光阑、光瞳和基本原理;衍射、像差和像质;光程差的概念;几何像差概述及其消除方法;玻璃的选择;球面和非球面;光学设计过程;计算机性能评价;高斯光束成像;3-5μm和8-12μm热红外成像基础和紫外光学系统;衍射光学;照明系统的设计;性能评价与光学测试;公差与生产工艺性;     

离轴三反射式光学系统设计

在三反射镜光学系统的几何光学理论基础上,详细讨论了三反射式光学系统的设计方法,从初级像差理论出发推导出了三反射式系统初始结构的计算公式,并且得出了系统结构形式与其基本结构参数和焦距之间的关系。通过设计实例讨论了不同的三反射式光学系统的特点及其应用。设计了大视场、小F数且实现衍射极限成像的光学系统,且能有效抑制杂散光。     

变光阑长波红外连续变焦光学系统设计

非制冷长波连续变焦光学系统由于相对孔径大导致小型化和无热化设计困难,本文采用可变光阑约束物镜尺寸压缩系统总长,实现长波640×512非制冷连续变焦光学系统轻小型化设计。通过材料合理配置及主动补偿实现5片透镜的8.5×连续变焦光学系统消热设计。该系统F#恒定1.2、工作波段为8～12μm、视场变焦范围为30°×24°～3.5°×2.8°、系统总长187.5 mm,该连续变焦光学系统重量轻、总长短、透过率高、在-40℃～+60℃温度范围全视场成像质量良好。     

星载紫外全景成像仪光学系统设计

采用全景环形透镜和中继透镜组组合的结构型式设计了一个中心波长360 nm,带宽10 nm,视场360（70.9～73.3）,焦距5 mm,相对孔径1:3.3的紫外全景成像仪光学系统。针对该光学系统视场大的特点,重点研究了提高其像面照度均匀性的方法。利用CODE V和ZEMAX光学设计软件进行了优化设计和设计结果分析,结果表明:点列图弥散斑半径的RMS值小于1/2像元,弥散斑80%的能量集中在一个像元内,光学传递函数0.72@38.5 lp/mm,f-畸变控制在0.4%以内,像面照度均匀性达到91%,设计结果满足指标要求,并且体积小,特别适合在空间大气探测等领域应用,也证明了提出的紫外全景成像仪光学设计方法是可行的,可在其他波段推广应用,对全景成像仪的设计具有指导意义。     

长波红外光学系统无热化设计

分析了衍射光学元件在红外光学系统中的消热差特性,设计了工作于8～12 μm,全视场角为6.44°的红外消热差光学系统,设计结果表明,该系统在-10℃～60℃温度范围内成像质量接近衍射极限,适用于像元尺寸为45μm的非制冷焦平面阵列探测器.     

全息光学系统设计

本文对全息光学系统的设计方法及全息光学元件的象差补偿等问题进行了研究.在此基础上,建立了全息光学系统的设计程序模型.文中对全息透镜的性能参数确定、全息光学系统的光线追迹、象差补偿及全息光学系统的象差自动平衡等问题都做了简要说明.     

一种高性能双视场长波红外光学系统

设计了一款高性能的紧凑型双视场长波红外光学系统,该光学系统由前固定组、变倍调焦组、后固定组、中继组组成.采用机械补偿变焦方式、光瞳匹配技术、二次成像和二次折叠,有效地对光学系统纵向和横向尺寸进行了约束,外形包络在220 mm×95 mm(局部135 mm)×50 mm(局部110 mm)范围内,系统紧凑,体积小.通过光学和结构材料的优选搭配及光学系统参数优化配置,在-40℃~70℃范围内,控制了光学系统热差,光学系统光轴稳定,小视场光轴稳定性<0.04 mrad,大/小视场转换光轴平行性<0.1 mrad;应用该光学系统的热像仪性能高,MRTD(3 cyc/mrad)=0.07 K,NETD=30 mK.设计结果表明光学系统像质良好,满足热像仪使用要求.     

《光学系统设计》(内部资料)

《光学系统设计》主要内容包括基础光学与光学系统技术要求;光阑、光瞳和基本原理;衍射、像差和像质;光程差的概念;几何像差概述及其消除方法;玻璃的选择;球面和非球面;光学设计过程;计算机性能评价;高     

红外折/衍混合光学系统无热化设计

论述了利用衍射元件实现光学系统消热差的原理和设计方法.利用衍射光学元件特殊的消热差和消色差特性,设计了8～12μm波段内,焦距为90mm,F/#为1.5,视场角为±2°,在-40～80℃温度范围内既消热差又消色差的折/衍混合红外光学系统,并给出了评价结果.该系统在工作温度范围内,成像质量接近衍射极限,适用于非制冷红外焦平面阵列热像仪上.     

“国家点火装置”光学系统设计

“国家点火装置”光学系统由各具基本性能的玻璃板组成,有数千块反射镜,透镜,放大器片,偏振镜,晶体,窗口,衍射光学元件等等。这一复杂系统分为六个子系统,每个子系统有各自的技术要求和设计重点。在第１期工程设计中,已完成每一子系统的初步设计。第Ⅱ期工程设计的技术要求已远超出第Ⅰ期中对大口径光学元件的设计要求,并期望在第Ⅱ期工程设计早期就开始订购这些光学元件的进程。     

空间光学系统无热化设计

在空间光学系统无热化设计时,需要考虑机械结构的热性能对系统热稳定性的贡献,满足系统总光焦度和消热差、消色差要求,解出各光学组元的光焦度,再在保持光焦度不变条件下进行像差平衡。本文以成像光谱仪为例,对反射系统进行了热分析,对折射系统介绍了无热化设计的原理和方法,并给出了设计结果。     

主三镜一体化离轴三反光学系统设计

离轴三反光学系统具有成像质量高、可实现大视场、无遮拦等优点,但其装调难度大,镜面支撑结构质量大。为解决这些问题,基于三级像差理论,研究一种主镜、三镜可集成一体化的大视场离轴三反光学系统,并以焦距为1 200 mm,F数为12,视场为101的光学系统为例进行了验证设计。结果表明:调制传递函数接近衍射极限,视场内平均波像差RMS值为/55,最大波像差RMS值为/22。设计结果显示,光学系统装调自由度由12个减少到6个,可使光机系统可得到简化,实现了主三镜一体化设计。     

一种紧凑的红外消热差光学系统

介绍了温度变化对红外光学系统的影响.仅用硅和锗两种常用红外材料,设计了三片折射式消热差红外光学系统.设计结果表明,在-40～+60℃温度范围内,具有良好的消热差作用,成像质量接近衍射限,且具有结构简单、体积小、成本低等优点,可应用于军事或空间红外光学系统.     

光学系统轴向超分辨滤波器的研究

运用最优化算法，存给定超分辨模型和爱里模型主瓣最大亮度比的斯特列耳比S的条件下，设计出3区振幅型轴向超分辨光瞳滤波器。给出设计模型和实例。结果表明，该超分辨滤波器优越于文献。     

光照治疗仪的光学系统设计

以卤钨灯作光源的光照治疗仪能治疗多种疾病，并在医学上得到广泛应用。本文重点是描述光照治疗仪光学系统的设计和各种光学参数的选择。