分孔径紫外多波段成像光学系统设计

为获得火焰燃烧过程中的黑体辐射与特征自由基发出的紫外辐射信息,实现对火焰温度与燃料成分的定量分析,本文设计了分孔径紫外多波段成像系统。该系统由前置分孔径光路与后置合像光路两部分组成,选择熔融石英和氟化钙为透镜材料。通过在各个分孔径光路内放置滤光片的方式,将目标在240~280 nm、308 nm、300~360 nm、390 nm 4个不同波段的紫外辐射同时成像到紫外探测器的4个区域上。该系统的F数为2.85,视场角为10°,总长为277.2 mm。分孔径光路的入瞳直径为10 mm,单通道焦距为43.88 mm,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。合像光路边缘物面的MTF值在45 lp/mm处达到0.45。将两者组合优化后,总系统在45 lp/mm处各通道的MTF值均在0.5以上。对系统的各项公差进行了蒙特卡罗分析,结果表明有20%以上的良品率,该系统适合于科研加工装配,具有实用价值。