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大口径长焦距平行光管光学系统设计

作　者: 吕保斌
导　师: 李英才
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 平行光管 Cassegrain 矢量像差理论无焦校正板泽尼克系数
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着科学技术的进步,加工能力的增强,空间光学得到了很大的发展,越来越多的空间相机、太空望远镜被送入宇宙为人类服务。宽光谱、大口径、长焦距、高分辩率是其主流发展方向。研发与其配套的检测设备就成为当务之急。作为光学检测的必备仪器,平行光管与空间相机的发展同趋并进,得到了很大的发展:波段涵盖极紫外到远红外;通光口径从几十厘米到数米,焦距也增加到了近百米。本文首先对国内外大口径长焦距平行光管发展状况进行调研,并详细叙述了美国航空技术有限公司的的UCA系统和洛克希德马丁公司LOTIS系统、俄罗斯的Vertical、韩国的KRISS和欧洲航天局为检测XMM而建造的FOCALX系统,并总结出其共同点。根据设计要求,用两镜理论解出初始结构,对初始结构进行偏瞳,得到共轴偏瞳两镜系统。两种途径对初始系统进行优化,分别得到良好的设计结果。实际仪器由于受到工程因素的制约,不可能达到设计水平。对前面设计的次镜倾斜和偏心的偏瞳两反系统进行公差分析,查看加工和装调误差对平行光管光学系统成像质量的影响。并给出公差分配,为后续加工和装调提供参考。在使用过程中,每个系统都或多或少地受到所处环境的影响,对于平行光管系统所处环境对光管的影响进分定性分析,并提出防护措施。对置于真空室内的平行光管,分析了真空室光学窗口形变对于平行光管像质的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-25
  1.1 选题的意义  9
  1.2 国内外大口径长焦距平行光管发展概况  9-23
    1.2.1 国外大口径长焦距平行光管的发展  10-22
    1.2.2 国内大口径长焦距平行光管的发展  22-23
  1.3 本课题主要的研究内容  23-25
第二章平行光管光学系统设计基本理论  25-37
  2.1 矢量像差理论  25-32
    2.1.1 矢量像差理论波像差展开表达式  25-27
    2.1.2 具有偏心与倾斜元件的光学系统初级像差的特性  27-30
    2.1.3 波前均方根误差的矢量表达式  30-31
    2.1.4 弥散斑均方根大小的矢量表达式  31-32
  2.2 无焦校正板校正轴外像差的研究  32-37
    2.2.1 无光焦度校正板校正轴外像差的研究  32-34
    2.2.2 无光焦度校正板的初始结构求解方法  34-37
第三章平行光管光学系统设计  37-55
  3.1 平行光管的光学系统  37-45
    3.1.1 平行光管基本原理  37
    3.1.2 平行光管的基本使用  37
    3.1.3 平行光管光学系统分类  37-38
    3.1.4 光学系统性能评价参数  38-45
  3.2 平行光管光学系统设计  45-55
    3.2.1 设计指标  45
    3.2.2 系统设计  45-49
    3.2.3 初始系统优化设计  49-55
第四章工程因素对平行光管光学像质的影响  55-73
  4.1 两镜系统的公差分析  55-62
  4.2 环境因素对平行光管光学性能影响  62-73
    4.2.1 平行光管环境对其光学性能影响及防护措施  63-66
    4.2.2 真空罩光学窗口对平行光管光学性能的影响  66-73
第五章论文总结与展望  73-75
  5.1 论文主要的研究工作  73-74
  5.2 不足与展望  74-75
参考文献  75-79
发表文章  79-81
致谢  81

大口径长焦距平行光管光学系统设计

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