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。     

大视场、大口径双波段红外非制冷光学系统

军事和安全应用都需要利用红外探测技术来进行目标跟踪和搜索.由于红外或热成像系统探测的目标辐射能量低,因此需要光学系统具有强的集光能力;另外,用凝视方式可以获取大场景红外图像以去除传统的机械扫描装置,这要求红外光学系统具有足够大的视场.该工作研究的光学系统视场大于60×3.5度,F数F/1~F/2.5.采用了离轴三反射镜光学系统,系统结构简单,成像质量达到衍射极限.     

大口径平像场激光扩束器光学系统的研制

研制出系统有效口径Φ=300mm,扩束倍率β=30×,视场2ω=±1mrad,能在λ=0.532μm,0.6328μm,1.064μm三种波长下工作,主波长为λ=0.6328μm的激光扩束器.系统光学材料全部采用德国进口Schott熔石英玻璃,前组物镜焦距F=800mm,且为高次非球面.用干涉仪检测,系统最终面形误差峰谷值优于λ/7,均方值误差优于λ/50.     

制冷技术在空间红外光学系统中的应用及其发展趋势

以制冷技术在空间红外望远镜中的应用作为出发点,详细分析了目前国外最先进的三个空间红外望远镜(SIRFT、ASTRO-F、WISE)的红外光学系统所采用的制冷方式和关键技术,论述了制冷技术对空间红外光学系统的重要性及其发展趋势.通过对不同制冷方式进行优缺点分析和可行性论证,得出了发展我国空间红外光学系统制冷技术的必要性与...     

大视场光学系统在生物学中的应用

在目前的生物学领域对宽视场荧光观察的要求日益增多,但现有的显微镜在低放大倍率荧光成像方面存在很大困难,对于现在的显微镜来说,在高效大倍率,高清晰度,高亮度情况下成像很容易达到,而在低放大倍率下要形成同样度的荧光图像却很困难。大视场镜头有二个重要的应用领域,即获取DNA排序和活体成像。这两个应用都要求大的观察区城和高亮度的图像,同时要求较低的放大倍率和观察荧光的能力。镜头需要大的数值孔径和低放大倍率。如果这种镜头能够安装在现有的显微镜上,那么研究人员就能观察到从低放大倍率到高放大倍率的荧光图像。为了满足这种需要,设计了这种镜头,该透镜具有如下特点：2倍放大率数值孔径为0．14,4倍放大率为0．28两种;数值孔径比现有的显微镜在相同的放大倍率情况下要高;4倍和2倍的镜头能安装在现有的显微镜上,这种镜头能和视频转换镜头一起使用,例如0．5倍放大率。     

空间望远镜光学系统中的轻型反射镜

本文概述了空间望远镜中的被动式轻型反射镜制造技术，它标志了空间望远镜制造技术的最新进展。反射镜采用非传统材料一碳化硅，使大于3米直径的反射镜达到衍射极限的质量成为可能。     

被动消热差的大口径离轴光学系统

为了提高大口径离轴反射式光学系统的环境适应性,设计了被动消热差的大口径离轴光学系统。首先通过技术比较,确定了机械被动式的补偿路线。随后通过光学和机械材料的选取、光机结构的优化和补偿结构的计算,利用简单机械结构实现了系统的无热化。最后对系统的设计结果进行了仿真,分析了系统在-40 ℃、20 ℃和+55 ℃的光学传递函数。分析结果表明,利用该方法实现的大口径离轴光学系统完全满足温度补偿的要求,同时具有体积小、重量轻、易于实现且补偿精度高等优点。     

空间相机离轴三反红外光学系统设计

针对空间光学系统长焦距、大视场、小型化、轻量化、大相对孔径、高成像质量的特点和发展趋势,通过对非球面反射式光学系统设计模型及其理论参数的研究分析,在共轴三反射式光学系统的基础上,提出了一种离轴三反射式红外光学系统的设计方法.利用ZEMAX求解并优化,设计一个焦距f=1000 mm,视场角为4°,D/f=1/4的反射式离轴光学系统.使该系统在50 lp/mm空间频率处传函达到0.3以上,接近衍射极限,全视场弥散斑控制在10μm以内,满足空间照相机的需要.该系统克服了共轴三反存在中心遮挡的问题,提高了系统的像质.     

大型轻量化空间光学系统用反射镜制造技术的研究进展

由于下一代空间望远镜(NGST)和其他NASA项目需要大口径的空间光学仪器,美国马歇尔空间光学飞行中心的空间光学制造技术中心目前正致力于空间系统用轻量化光学元件的研制。本文评述了发展中的NGST技术,讨论了NGST主反射镜各部分的环境试验情况。     

空间激光通信中的光学系统

给出了空间激光通信系统中光学系统的构成并分析了各个部分的功能,介绍了几种形式的光学天线及空间激光通信中的自适应光学技术。在光学天线的分析中,指出卡塞格伦天线用于空间激光通信所具有的优势,分析了卡塞格伦天线的性能以及设计中要注意的问题。     

现代空间应用的碳化硅轻型望远镜

一个宽范围太空运载的测量应用系统需要很轻的反射望远镜，它覆盖的波长范围很宽，能在很宽的温度范围和温度梯度内运行得到接近衍射极限的图像质量，对于未来的太空硬设备特别是“ＬＩＧＨＴＳＡＴ”和“ＭＩＣＲＯＳＡ”应用，所期望的这些特性变得更加重要。一种碳化硅（ＳｉＣ）基底的望远镜产生极具吸收力的技术，它提供：（１）具有铍的质轻和刚度特性，（２）玻璃的光学性能，具有衍射极限的可见光分辨率。（３）低温下具有优     

MOEMS光学系统的发展与应用

概述了MOEMS光学系统的种类和特点,介绍了几种主要的MOEMS光学产品、机理和应用方向,阐明了其作为光电技术的前沿所具有的重要作用和广阔前景,提出了相关的研究建议。     

结构函数在大口径光学系统评价中的应用

为了降低大口径望远镜在研制和使用过程中的技术风险,将从结构函数的角度对大口径望远镜光机系统评价方法进行分析和研究.首先通过理论计算得出结构函数与光机系统评价的常用指标斯特利尔比以及系统波像差均方根的关系,并对于结构函数的具体求解方法进行了讨论;然后对于低阶Zernike项对应的系统低频波像差以及Kolmogorov谱反演代表的高频系统波像差进行了分析,得出结构函数在不同的评价尺度下系统斯特利尔比的变化趋势.由于大气相干长度与系统结构函数有直接关系,且直接影响到大口径光学系统的使用效果,最后基于极大似然估计提出了一种大气相干长度估计方法.     

空间相机共轴三反红外光学系统设计

针对空间光学系统长焦距、大视场、轻质量、小外形尺寸、大相对孔径、高成像质量的特点和发展趋势,利用ZE-MAX求解并优化空间相机共轴三反光学系统的结构参数,设计出了焦距为5 000mm,F数为10的共轴三反射光学系统.设计结果表明:该系统视场角达8°,空间频率为50 lp/mm,调制传递函数值均大于0.4,接近衍射极限,...     

红外光学系统的热效应

讨论了环境温度变化对红外光学系统性能的影响,推导了单透镜、双合透镜以及远焦系统的热效应初级表达式,给出几组用于8—12μm波段的透镜系统的计算数据和曲线,并对其结果进行了分析。