Golay3望远镜系统的设计

提出用Golay3稀疏孔径取代望远镜两镜系统中的主镜,以在保证望远镜角分辨率的同时减少系统的质量和体积。首先利用三级像差理论设计了一套两镜系统,其中主镜是球面镜,次镜是双曲面镜。用Golay3稀疏孔径代替主镜,分析了填充因子与子镜半径的关系。然后,通过Zemax程序对系统进行模拟,分析了系统的调制传递函数特性及点列图。最后,在次镜后加入两块熔石英校正镜,并优化校正镜表面曲率半径以及成像工作距离以改进视场。通过Zemax程序模拟发现:系统的截止频率随着主镜填充因子的减小而减小,从F=22.2%的114.5lp/mm到F=15%的97.7lp/mm,再到F=10%的77.8lp/mm;另外,在成像面之前加入校正镜极大地提高了系统的视场,在0.3°视场下,加入校正镜之前的最大像斑半径均方根值是加入后的2.5倍左右。

Golay3望远镜系统的倾斜误差

阐述了Golay3望远镜系统入射光瞳的结构与主镜F数的关系,通过入瞳函数推导出子镜具有倾斜误差的系统点扩展函数(PSF)和调制传递函数(MTF)表达形式,利用Matlab软件模拟了子镜倾斜误差对系统PSF和MTF的影响。利用Zemax软件设计了Golay3望远镜系统,通过对系统中子镜引入倾斜误差得到了系统的PSF和MTF并与上述理论模拟结果进行了比较。以标准鉴别率板为物体进行模拟成像,分析了倾斜误差对望远镜成像性能的影响。设计结果表明:理论模拟和实例设计的PSF和MTF对倾斜误差的反应一致且比较敏感;当倾斜误差引起的波面倾斜峰谷值变化达到一个波长时,PSF和MTF的主瓣和旁瓣均发生较明显的变化,变化的方向取决于引入倾斜误差的子镜位置;而当波面倾斜峰谷值变化超过一个波长时,PSF和MTF的变化趋势基本保持不变;成像结果表明随着水平方向上的子镜倾斜误差的增加,鉴别率板竖直方向上可分辨的最大线对数变化明显。

稀疏孔径望远系统的装调检测与模拟分析

针对一个Golay3结构的稀疏孔径望远系统,结合其总体结构及各部分组成光路的特点,提出了一种全光学系统装调方法,首先利用数值计算方法分析了光学系统各组成部分装调误差引起的系统像差,确定了影响装调质量的误差分布情况,并在此基础上,规划了整个稀疏孔径系统装调步骤。装调完成后,利用干涉仪进行了检测,结果显示该系统各组成部分的波前误差RMS值均优于λ/8(λ=633 nm),装调结果表明该稀疏孔径望远系统满足理论设计指标,能够达到工作要求。