正支共焦非稳腔的离焦像差特性

正支共焦非稳腔在出光过程中易受环境扰动而造成腔长失调,易受热积累影响而使腔镜变形,从而使输出光束产生离焦像差和部分其它像差。为了实现对离焦像差的校正,针对不同的产生原因,提出了2种离焦像差特性分析方法:一为腔镜相对位置失调引起的离焦像差特性理论分析方法,它是另一种分析方法的基础;二为腔镜变形引起的等效腔长变化导致的离焦像差特性分析方法,它是实际激光器中的主要分析方法。得到了离焦像差与腔长的特性关系和离焦像差与腔镜变形量之间的特性关系。研究表明:腔长改变和腔镜变形对离焦像差的影响本质是一样的,都是改变了谐振腔的共焦点位置;腔长改变或腔镜矢高变化与离焦像差都成近似的线性关系。实验验证了离焦像差特性分析方法的有效性,最后指出离焦像差特性可作为激光器中离焦像差动态补偿的有效依据。

共形窗口像差特性与检验方法的研究

新型飞行器需要满足高速度、高精度、航程远的要求,而传统半球形整流罩在高速度条件下会受到热的影响,不能很好地满足上述要求。新型的共形光学窗口可以明显降低热影响,提升飞行器的空气动力学性能。本文主要论述了共形窗口的数学特性、像差特性,并重点介绍了一种新型零位检测方法。基于补偿法的原理,文中针对一个口径70mm的共形窗口,设计了相应的补偿器,最终设计波像差为0.0392λ(λ=632.8nm),可以满足实际需求。

单一反射镜和两透镜无光焦度校正板的光学系统的像差特性分析

讨论了由单一二次反射镜和放在其后的两透镜无光焦度校正板组成的光学系统的像差特性。根据像差理论分析了消像差的条件,研究了遮拦比和无光焦度校正板单透镜的光焦度对系统性能的影响,并给出了遮拦比和无光焦度校正板单透镜的光焦度的最佳选择范围。

探测器光学系统反常区的像差特性及应用

分析浸没透镜、场镜单折射球面反常区及半反常区的像差特性 ,说明利用反常区和半反常区的像差对红外物镜像差的校正原理。

离轴三反望远镜轴向与横向失调量像差耦合特性

为了保证离轴三反空间望远镜地面装调阶段及在轨调整阶段的成像质量,本文基于矢量像差理论从内在机理层面揭示了轴向失调与横向失调对像差影响的耦合特性,重点分析了两类失调耦合特性产生的补偿关系:(1)针对轴向失调补偿横向失调,揭示了装调过程中系统像质可能处于局部极值的一类工况;(2)针对横向失调补偿轴向失调,提出利用在轨横向失调引入的像散、彗差补偿轴向失调引入的像散、彗差的补偿策略(离焦不能补偿)。本文以实验室现有的一套离轴三反系统为例,充分验证了解析关系的准确性。仿真和实验证明:当系统同时存在轴向失调和横向失调时,系统成像质量也可能达到衍射极限(1/14λ),但系统像质处于局部极小值;望远镜在轨处于失调状态且离焦较小时,可以优先通过校正横向失调以完成系统像质校正,RMS波前误差改变量小于0.02λ。

虚共焦非稳腔腔内失调因素分析及实验研究

在腔内失调理论分析基础上,采用Hartmann-Shack波前传感器实验研究了无源正支共焦非稳腔失调后输出光束像差特性,结果表明,腔内倾斜像差对光束强度分布有显著的影响,但小的腔内倾斜扰动不会使输出光束的相位分布中的高阶像差发生变化。当腔镜垂轴移动偏离光轴时,可能引起某些Zernike高阶像差,如彗差和像散的增大,但首先带来的是Zernike倾斜像差,类似于引入腔内倾斜扰动时的结果。因此在做腔内像差自适应校正时,应首先考虑腔内倾斜像差的校正。该方法为腔内像差特性的研究和像差校正提供了一定参考。

腔内像散扰动对正支共焦腔模式影响的数值分析

针对激光器出光过程中腔内像差扰动带来的输出光束质量和光束能量下降问题,分析了腔内像差扰动对非稳腔模式的影响,并采用数值迭代法计算了理想情形和腔内像散扰动对无源正支共焦腔输出模式强度和相位分布的影响,进一步采用Zernike模式法对光束相位进行了像差拟合,得到了前35阶Zernike像差系数、点扩散函数(PSF)分布和环围能量曲线,计算了腔内像散扰动量与远场Strehl比的关系。结果表明:对小菲涅耳数正支共焦腔,腔内像散扰动对输出光束强度和相位分布均有明显影响,相位分布中一些高阶Zerni-ke像差也有所增大。因此在进行腔内像差校正时,应优先考虑此类像差的校正。

共形光学系统设计研究

共形光学整流罩在保证了光学指标的前提下,与后端的其他结构外形轮廓平滑连接,从而提高了飞行器空气动力学的性能,在航空航天领域具有重要的应用价值。然而,采用特殊面型的整流罩给共形光学系统的像差校正以及加工、检测方面带来了极大的挑战。本文首先分析了共形整流罩像差特性,并在此基础上介绍了两种典型的光学设计。

光学镜头、光学零部件

TH703 2002064034非共轴深椭球面反射镜的设计原理=Design on non-coaxial ellipsoidal mirror and its applications[刊,中]/吴福田,冯书文(山东大学信息科学与工程学院.山东,济南(250100))∥光电子·激光.—2002,13(2).—210-211介绍非共轴深椭球球面的设计原理,导出了计算公式,分析了像差特性。

Photoelectric Measurement of the Fineness of Raw Silk

In order to precisely measure the diameters for obtaining the fineness of rolling raw silk, the physical features of raw silk are analyzed. By means of Fresnel principle, diffractions caused by different transparent raw silk filaments are analyzed and simulated. Image data of raw silk filament measured by digital CMOS camera are analyzed and processed for obtaining the precise diameters of the filamerit with the relative error of less than 1%. On the assumption of appropriate elliptic cross-section of the filament, the cross-section area is calculated as the fineness of the filament. Measurement experiments are carded out. Finally, some suggestions are proposed for photoelectric measuring the fineness of raw silk.

基于Alvarez透镜的短行程红外变焦镜头

变焦镜头可通过改变系统焦距,实现从大视场观察到小视场高分辨成像的连续观测,在各种场景都有广泛的应用。Alvarez透镜较小径向位移即可实现较大倍率焦距变化,有利于缩短变焦行程,其应用难点在于具有非旋转对称像差,难以通过其他透镜校正。首先通过薄透镜模型及波像差理论给出了Alvarez透镜各项像差与自由曲面系数对应关系,得出口径、移动行程和空气间隔是影响轴上像差大小及像差对称中心偏移的关键因素,将面型扩展为高阶xy多项式可校正轴上的球差、彗差等像差。其次,根据Alvarez透镜像差特性和变焦行程最小化原则提出一种五组元变焦镜头,利用高斯括号法给出变焦方程。最后,依据上述理论设计出一款中波焦距100~600 mm连续变焦镜头,变焦最大行程8.6 mm,成像质量良好,验证了理论正确性,为Alvarez透镜应用提供了理论基础。

非共轴深椭球面反射镜的设计原理

介绍非共轴深椭球球面的设计原理 ,导出了计算公式 ,分析了像差特性 。