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。

高斯光束通过有硬边光阑ABCD光学系统的近似解析传输公式

对高斯光束通过有硬边光阑近轴 ABCD光学系统的传输进行了研究 ,采用将矩形函数展开为复高斯函数的技巧 ,推导出了近似的解析传输公式。以高斯光束在有光阑情况下自由空间的传输为例进行了数值计算 ,对所用方法能节约大量机时的优点和计算误差作了讨论 ,并进一步推广用于平面波和平顶高斯光束 ,证实了这一方法具有广泛的应用意义。

通过有光阑近轴ABCD光学系统激光束的近似解析传输公式

用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得到与用Collins公式直接积分一致结果。

高斯光束通过有环形光阑限制的ABCD光学系统的传输

对高斯光束通过含有环形光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究,采用将圆形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧,推导出了解析的传输公式.高斯光束通过圆孔和圆屏光阑的传输公式可作为我们理论模型的特例得出.对高斯光束通过有光阑限制的薄透镜聚焦系统进行了数值计算,计算结果与直接由Collins公式所得结果一致,但我们的方法可节约大量机时.

高斯光束通过多高斯光阑透镜ABCD分离光学系统的解析传输公式

根据Collins公式Sylvester定理 ,推导出了高斯光束通过多高斯光阑透镜近轴ABCD分离光学系统的解析传输公式。并以数值计算例对公式的应用加以说明。

平顶高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统的传输特性

为分析平顶高斯光束通过光学系统传输时圆孔光阑失调和光学元件失调对平顶高斯光束传输特性的影响,利用失调圆孔光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式,得出了平顶高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统传输的近似解析式,给出了输出光束场分布与光束参量、光阑孔径尺寸、光阑和光学元件失调量等的定量关系.针对特定光学系统定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响,结果表明各元件失调都对输出光束强度分布产生较大影响.但在各失调量较小的情况下,透镜失调对输出光束传输特性的影响比光阑失调对输出光束传输特性的影响更明显.

双偏心椭圆高斯光束在一阶ABCD光学系统中的传输特性

通过求解时谐条件下的亥姆霍兹方程,得到一个特解双偏心椭圆高斯光束,该光束由两个偏心椭圆高斯光束叠加而形成的,可用于描述大功率激光二极管远场分布双峰特性·分析了该光束的光场模型,运用惠更斯-菲涅尔广义积分公式,得到了该光束在一阶ABCD光学系统中的传输场分布和解析表达式,在此理论基础上,数值计算得到光场分布和远场发散角,并运用该光束模型模拟了新型激光二极管光场分布,理论结果与实际结果吻合·

高斯光束通过含失调窄缝光阑的失调光学系统的传输特性

利用硬边窄缝光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式，得出了高斯光束经含失调窄缝光阑的失调光学系统传输的近似解析式。模拟结果表明输出光束场分布与光束参量、光阑尺寸、AB—CD矩阵元、光阑失调量和光学系统失调量有关。针对给定的光学系统和高斯光束定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响．结果表明：光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起垂直于z轴截面内明显的光强非轴对称分布。当光阑半宽度为1mm时，光阑的衍射作用使腰斑半径为0．5mm的高斯光束产生-1．586π～1．465π范围的相对相移，且光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起焦平面前后相对相移的迅速变化。随光阑宽度变小，各失调量对输出光束特性的影响越明显。

高斯光束通过含硬边光阑复杂光学系统的传输

使用矩阵分解方法 ,推导出了高斯光束通过内含硬边光阑ABCD光学系统的解析传输公式 ,并作了物理分析。以高斯光束通过空间滤波器所作的数值计算为例对理论结果进行了说明。对进一步的推广应用亦作了讨论。

平顶光束通过ABCD光学系统的传输

利用LI近期提出的平顶光束新模型 ,推导出平顶光束通过傍轴ABCD光学系统传输后光场分布的解析公式。以透镜系统为例 ,给出了平顶光束聚焦场分布的解析表达式 。

高斯光束通过多高斯光阑ABCD系统的传输

基于Collins公式和Sylvester定理 ,推导出高斯光束通过多高斯光阑傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。并以数值计算例对公式的应用加以说明。

厄米-高斯光束通过硬边光阑光学系统变换的近解析传输公式

将硬边光阑门数函展开成复高斯函数,利用高斯光阑的ABCD矩阵形式,应用于厄米-高斯(H-G)光束,推导出了H-G光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统的场分布的近解析传输公式,并与Collins公式计算结果比较,说明所得的解析结果的应用和优点.

厄米-余弦-高斯光束通过具有光阑光学系统时的传输特性

当厄米_余弦_高斯光束通过带有矩形光阑的一阶ABCD近轴光学系统时,可由Collins公式给出其场分布的积分形式。将其中硬边光阑的窗口函数写成矩形函数,并将矩形函数用高斯函数展开,通过积分可得到由光阑限制的厄米_余弦_高斯光束传输的解析式。分析和讨论了厄米_余弦_高斯光束通过具有圆孔光阑限制的薄透镜系统时的情况,其结果与直接用广义衍射积分公式进行复杂数值计算时的结果完全一致。这样不仅便于进行物理分析,而且也节省了计算机的计算时间。

多光阑光学系统对ChG光束的变换

基于将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法 ,推导出了双曲余弦 高斯光束 (ChG)通过多个光阑近轴ABCD光学系统的递推传输公式 ,该公式可用来解析地研究光束通过硬边光阑光学系统的传输特性。给出了数值计算结果 ,并与直接对Collins公式积分的结果进行了比较 。

矩阵表示法在贝塞尔-高斯光束通过多光阑复杂光学系统传输中的应用

用矩阵表示法研究了贝塞尔-高斯光束通过多光阑复杂光学系统的传输,给出了用矩阵表示的传输公式,以光阑-透镜系统为例进行数值计算,计算结果与直接由Collins公式积分所得结果一致,矩阵表示法在菲涅尔区和夫朗和费区都达到了足够的精度,并节约了大量机时.

H-G光束经内含光阑光学系统传输的递推算法

推导出了厄米 高斯 (H G)光束通过内含硬边光阑的近轴ABCD光学系统传输递推公式 ,由此可得出任意阶次的H G光束场分布的解析表达式 ,并可解析地研究光阑对传输的影响。

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，以及如何确保主光线准确穿过光阑中心的方法。

平顶多高斯光束通过ABCD光学系统的传输特性

利用广义惠更斯一菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过ABCD光学系统的传输特性,推导出光强分布的解析式。以透镜系统为例,给出了平顶多高斯光束聚焦场轴上的和焦面处的光强分布表达式,并对其光强分布进行数值计算及分析。研究结果表明,平顶多高斯光束的聚焦特性与阶数N以及透镜系统的菲涅耳数N_w等有关,随着平顶多高斯光束的阶数N的增大或透镜系统的菲涅耳数Nw增大,轴上和焦面上的光强迅速增大、聚焦光斑减小、焦移量迅速减小。

异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输

运用光阑函数的复高斯展开和广义衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过带硬边圆形光阑失调ABCD光学系统的近似传输公式.作为应用特例,通过数值计算,研究了异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输特性.结果表明,衍射光束的归一化光强分布和传输规律与光阑宽度、失调量、传输距离等因素密切相关.

ABCD矩阵与高斯光束光学系统的讨论

本文用ABCD矩阵讨论高斯光束经光学系统传输的理论问題;给出简单和多元件光学系统的总传递矩阵元素、因式分解、光路运算、光束变换,以及系统合成的实用计算方法。