机载相机非球面光学系统热光学特性分析

环境温度是影响非球面光学系统成像质量的主要因素之一,采用热光学特性分析方法,对某机载相机非球面光学系统进行热光学特性分析,通过有限元法分析相机光学系统结构热变形,并去除镜面表面刚体位移,将面型数据输入光学软件程序进行Zernike多项式拟合,将拟合结果导入光学设计软件中,对非球面光学系统成像进行性能评价。分析结果表明:热光学特性分析方法可以有效地对非球面光学系统的实际工作环境进行仿真,预测环境温度对光学系统成像质量的影响,对光学系统设计具有指导意义。

热致梯度折射率对非球面光学系统成像质量的影响

机载相机在上升过程中,由于温度降低和镜头各部分材料的导热率大小不同,镜头部分会产生温度梯度,从而导致非球面光学系统产生梯度折射率.利用有限元分析软件对镜头部分进行瞬态热分析以模拟机载相机上升过程中温度的变化情况,将有限元分析不同时间节点温度分布结果导入编写的折射率梯度系数拟合程序,将所求解的梯度折射率系数通过镜面类型接口在光学软件中建立光学系统模型,利用点列图的弥散斑半径评价不同时间节点梯度折射率对成像质量的影响.结果表明,机载相机刚升入工作高度时温度梯度最大,对成像质量影响也最严重,梯度折射率系数随着温度梯度系数的降低而降低,同时成像质量提高,该结果对光学系统的设计具有指导意义.

西安光机所离轴非球面光学系统取得突破

据www．opt．ac．cn网站报道，近日由中科院西安光机所空间室承担的某离轴三反相机桌面样机顺利通过模拟实验，其中采用的光学非球面为该所先进光学加工与检测中心研制。该项工作从非球面光学系统设计、光学冷加工到光学系统的计算机辅助装调技术都由该所独立完成，实现了该所离轴非球面光学系统制造的完整链条。

非球面光学系统设计、加工及检验的综合考虑

某研究所要求研制一台夜间红外观测系统 ,观测波段为 3～ 5 μm ,焦距 f =90 0mm ,相对口径为 1∶4,视场角 2ω =0 8°。红外焦平面是已有的 ,其冷屏直径为Φ5mm ,冷屏至焦面的距离为 2 0mm。由于从设计开始 ,要求完成的时限很短 ,因此必须将缩短加工周期的问题作为重要因素来考虑。工作在 3～ 5 μm波段 ,首选的必然是非球面反射系统 ,而非球面的加工与检验的难易直接和其参数有关。因此在评价设计结果时 ,不能仅从像质好坏来看 ,还要看其需要的加工周期长短。接受到任务之后 ,首先找到了可行的方案 ,然后设计了几个具体的系统 ,在比较了两个最可行的设计结果之后 ,选择了其中之一。

激光引信单级非球面光学系统研究

针对激光引信中发射激光束发散角差异大和回波信号微弱的问题，通过分析激光引信定距影响因素，并结合激光引信具体要求和非球面光学设计理论，应用Zemax光学软件设计了激光引信单级非球面发射准直透镜和接收聚焦透镜。仿真结果显示出射激光束发散角分别被压缩至4mrad和2．5mrad时，回波信号可高效会聚。根据设计加工非球面透镜并进行实验，结果表明该系统在探测距离目标约为18m时，具有清晰的回波信号。

国产高精度大口径碳化硅非球面光学系统成功磨制

碳化硅材料具有刚性高、热稳定性好、热膨胀系数小、热导率大、抗热震性优良、耐磨损性耐化学腐蚀性高、机械性能各向同性和无毒等优点，被广泛用于各种场合。除人们熟知的碳化硅材料应用领域，即功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料之外，它还能作为玻璃的替代品之一，用于高精度的反射镜材料。

《非球面光学制造与测量技术文集》(内部资料)

《非球面光学制造与测量技术文集》介绍了目前非球面制造与测量技术的发展现状和趋势,涵盖了古典加工及现代先进制造技术中涉及光学非球面的优秀论文。内容包括:非球面光学系统设计、加工与检验;非球面光学加工;非球面零件光学检测技术研究;大口径透镜凸面零检验的补偿器设计;

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=±1m rad,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。

光学系统及设计

TH703 98020742 GOLD-新一代复杂光学系统分析优化软件包=GOLD-A new type optimal design softwarepackage for the complex optical system[刊,中]/王涌天,何定,张思炯(北京理工大学光电工程系.北京(100081))∥光电工程.-1997,24(3).-42-48介绍GOSA程序的换代产品-GOLD软件包。

一种利用半反半透透镜检验二次非球面的方法

将半反半透透镜应用于非球面检验。半反半透面和待检验面作为透镜的两个面,空间上相互靠近。半反半透面实现光线自准,同时也对波前进行补偿。这样,既消除了中心遮挡,又可以减小光学系统的尺寸,同时也增强了检验的能力。根据三级像差理论对这一方法进行了推导,进而给出了从待检面的参数得到检验系统参数的方法。根据这一方法设计了一个口径300 mm,焦距1200 mm凸反射镜的检验光路,通过光学设计软件ZEMAX进行优化,优化后系统的波像差小于1/(100λ),满足光学检验的要求。

离轴非球面三反射镜光学系统装调中计算机优化方法的研究

针对离轴非球面三反射镜光学系统 ,采用多视场自准干涉检验 ,得到表征系统失调的一系列像差值 ,将之作为校正对象 ,利用最小二乘优化算法来确定系统的失调量。当失调状态被确定后 ,在理论上证明了通过单步校正达到理想装调要求是可行的。

基于同时多表面设计原理的非球面成像光学系统初始结构构造方法研究

设计非球面光学系统,尤其是含有多个非球面光学表面的光学系统,合理的初始结构可以有效地减少设计工作量,提高后续的优化效率,本文提出利用同时多表面(simultaneous multiple surfaces,SMS)设计原理构建初始结构的方法,并且分析了其在成像光学系统设计中的像差特性,根据分析提出了利用SMS方法开展非球面光学系统初始结构设计的流程。最后使用该方法获得一款激光雷达接收装置的光学系统初始结构,经过进一步优化后,得到了工作中心波长850 nm,系统焦距20 mm,相对孔径为1/1.6,视场角为40°,总长小于30 mm的设计结果,验证了该方法在确定非球面光学系统初始结构方面的可行性。

光学仪器装调

TH703 99032088大口径光学系统高精度对心方法的研究=Method forhigh precision alignment of a larger apertureoptical system[刊,中]/叶露(中科院长春光机所.吉林,长春(130022))//光学精密工程.—1998,6(3).-85-88介绍一种大口径光学系统各分立元件的对心方法,

两非球面反射镜非扫描式软X射线投影光刻系统

提出一个软Ｘ射线投影光刻、缩比为６１、由两非球面镜构成的光学系统。该系统在波长为１３ｎｍ时，可获得３０ｍｍ的平像场和优于０．１μｍ的光刻线条分辨率，其最大畸变为０．４％。

无限远前后零位补偿结合的非球面检验

利用有限远零位补偿方法检验非球面时,装调环节多,检验精度低。提出了无限远前后零位补偿结合的非球面检验系统,通过在待检镜球心前后位置处各放置一个补偿透镜,使像差在前后区间具有相关性。基于像差理论,对两片补偿透镜的光学参数进行了推导求解,分析了初始参量与归一化数据的关系,再利用光学软件对计算结果进行缩放与优化。在不同的前零位补偿透镜放大率下,设计了四个具有不同曲率半径的凹抛物面镜,并给出了非球面镜的最大口径和最大相对孔径。采用具有1/10口径比的补偿透镜,实现了口径为3.7 m、相对孔径为1/1.2的非球面镜面形检验,面形波前误差峰谷(PV)值优于0.1λ(λ=633 nm)。容差分析结果证明了检验系统的可行性。针对口径为500 mm、相对孔径为1/1的抛物面镜开展了原理实验,从可检验的最大非球面镜口径和实施难度方面对所提方法与常用方案进行了比较,前后零位补偿结合系统的设计面形波前误差PV值为0.061λ,面形波前误差均方根(RMS)值为0.009λ,实现了面形波前误差RMS值优于λ/40的检测精度。前后零位补偿结合的检验系统适用于具有4 m量级大口径、大相对孔径的非球面镜的高精度面形检测。

光通信中高精度激光束准直系统优化设计

基于空间解析几何与矢量形式的折射定理为基础,研究了非球面、非轴对称的激光束准直光学系统,并对空间光线的传输进行了严格的理论推导,得出了光束发散角的传递矩阵递推公式,并对激光束的发散角进行了优化设计。利用激光束质量诊断仪对准直系统的发散角进行了实验测试,结果表明准直系统能达到较高的准直精度。本设计方法能广泛应用于复杂的非球面光学系统设计中。