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二维大视场紧凑型离轴四反光学系统设计
被引量：
12
1
作者
刘璐
胡斌
+1 位作者
周峰
王钰
《航天返回与遥感》
CSCD
2020年第1期73-84,共12页
针对空间红外遥感领域轻量化、系统时间分辨率高的需求,设计了一款二维大视场紧凑型离轴四反光学系统,该系统工作谱段为2.70~7.50μm,系统焦距为500mm,F数为3.5,视场角为18°×10°。光学系统设计采用了新型折叠光路型式,...
针对空间红外遥感领域轻量化、系统时间分辨率高的需求,设计了一款二维大视场紧凑型离轴四反光学系统,该系统工作谱段为2.70~7.50μm,系统焦距为500mm,F数为3.5,视场角为18°×10°。光学系统设计采用了新型折叠光路型式,得到了灵巧紧凑的系统结构;利用XY多项式自由曲面面型描述方法对光学系统的各个镜面进行拟合,并结合标准Zernike多项式进行像差分析,将系统的四面反射镜设计为“凸-凸-凹-凹”的组合,拓宽了成像视场,实现了子午弧矢双方向大视场清晰成像。设计结果表明,全视场80%的能量集中在弥散斑直径20μm的圆内;公差分析后,在奈奎斯特频率(25线对/mm)处全视场调制传递函数优于0.57。该系统视场大、能量集中度高、结构紧凑,可为空间遥感宽谱段、凝视成像光学设计提供一定的参考。
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关键词
大视场
离轴四反光路系统
自由曲面
XY
多项式
空间遥感
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职称材料
大倍率离轴无焦四反光学系统设计
被引量：
7
2
作者
陈胜楠
姜会林
+1 位作者
王春艳
陈哲
《中国光学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期179-188,共10页
空间引力波探测任务采用的是外差法激光干涉测量技术,其对系统的噪声和精度要求极为苛刻。望远镜是引力波探测天文台的重要组成部分,起到激光信号收发的作用,其光学系统应具备大倍率、高像质、杂光抑制能力强,波前误差一致性好的特点。...
空间引力波探测任务采用的是外差法激光干涉测量技术,其对系统的噪声和精度要求极为苛刻。望远镜是引力波探测天文台的重要组成部分,起到激光信号收发的作用,其光学系统应具备大倍率、高像质、杂光抑制能力强,波前误差一致性好的特点。针对上述要求,对大倍率离轴四反无焦光学系统进行了设计和优化。基于初级像差理论阐述了初始结构的求解方法。系统具有中间像面和可用的实出瞳,便于杂光抑制和与后端科学干涉仪的承接。优化过程中,建立了波前一致性优化函数,通过优化设计,系统入瞳直径为200 mm,放大倍率为40倍,科学视场为±8μrad,波前误差RMS值优于0.005λ,PV值优于0.023λ(λ=1064 nm),波前一致性残差RMS值优于0.0008λ(λ=1064 nm),在捕获视场±200μrad内的成像质量均接近衍射极限,并对系统公差进行了分析,满足引力波探测的应用需求。
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关键词
望远镜
空间引力波探测
离轴四反系统
像质评价
公差分析
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职称材料
高倍率低波前畸变引力波探测望远镜的光学设计
3
作者
梁荣
周晓军
+4 位作者
邹纯博
许黄蓉
李晨曦
于涛
鱼卫星
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期155-163,共9页
基于离轴四反的方案设计,从同轴反射系统的理论出发,结合高倍率,低波前畸变,以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200μrad视场内系统百倍的压缩倍率,其入瞳直径300 mm,波前误差优于λ/8...
基于离轴四反的方案设计,从同轴反射系统的理论出发,结合高倍率,低波前畸变,以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200μrad视场内系统百倍的压缩倍率,其入瞳直径300 mm,波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制,在保证高质量波前的条件下,其三镜的偏角优化结果为5.5°,且三镜为平面镜的引入,降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证,建立了该系统下0.5倍的缩比系统,实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析,原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40,满足引力波望远镜的指标要求。
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关键词
引力波望远镜
离轴四反
高倍率
杂散光抑制
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职称材料
离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真
被引量：
1
4
作者
董树林
金宁
+3 位作者
李晶
杨开宇
杨丹
普龙
《红外技术》
CSCD
北大核心
2023年第10期1084-1089,共6页
光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避...
光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。
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关键词
离轴四反光学系统
多物理场
光机热仿真
光学性能
COMSOL
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职称材料
题名
二维大视场紧凑型离轴四反光学系统设计
被引量：
12
1
作者
刘璐
胡斌
周峰
王钰
机构
北京空间机电研究所
出处
《航天返回与遥感》
CSCD
2020年第1期73-84,共12页
文摘
针对空间红外遥感领域轻量化、系统时间分辨率高的需求,设计了一款二维大视场紧凑型离轴四反光学系统,该系统工作谱段为2.70~7.50μm,系统焦距为500mm,F数为3.5,视场角为18°×10°。光学系统设计采用了新型折叠光路型式,得到了灵巧紧凑的系统结构;利用XY多项式自由曲面面型描述方法对光学系统的各个镜面进行拟合,并结合标准Zernike多项式进行像差分析,将系统的四面反射镜设计为“凸-凸-凹-凹”的组合,拓宽了成像视场,实现了子午弧矢双方向大视场清晰成像。设计结果表明,全视场80%的能量集中在弥散斑直径20μm的圆内;公差分析后,在奈奎斯特频率(25线对/mm)处全视场调制传递函数优于0.57。该系统视场大、能量集中度高、结构紧凑,可为空间遥感宽谱段、凝视成像光学设计提供一定的参考。
关键词
大视场
离轴四反光路系统
自由曲面
XY
多项式
空间遥感
Keywords
wide
field
of
view
off
-
axis
four
mirror
system
free-form
surface
XY
polynomial
space
remote
sensing
分类号
O439 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
大倍率离轴无焦四反光学系统设计
被引量：
7
2
作者
陈胜楠
姜会林
王春艳
陈哲
机构
长春理工大学光电工程学院
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
出处
《中国光学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期179-188,共10页
基金
国家自然基金重大研究计划(No.91838301)~~
文摘
空间引力波探测任务采用的是外差法激光干涉测量技术,其对系统的噪声和精度要求极为苛刻。望远镜是引力波探测天文台的重要组成部分,起到激光信号收发的作用,其光学系统应具备大倍率、高像质、杂光抑制能力强,波前误差一致性好的特点。针对上述要求,对大倍率离轴四反无焦光学系统进行了设计和优化。基于初级像差理论阐述了初始结构的求解方法。系统具有中间像面和可用的实出瞳,便于杂光抑制和与后端科学干涉仪的承接。优化过程中,建立了波前一致性优化函数,通过优化设计,系统入瞳直径为200 mm,放大倍率为40倍,科学视场为±8μrad,波前误差RMS值优于0.005λ,PV值优于0.023λ(λ=1064 nm),波前一致性残差RMS值优于0.0008λ(λ=1064 nm),在捕获视场±200μrad内的成像质量均接近衍射极限,并对系统公差进行了分析,满足引力波探测的应用需求。
关键词
望远镜
空间引力波探测
离轴四反系统
像质评价
公差分析
Keywords
telescope
space
gravitational
wave
detection
off
-
axis
four
-
mirror
optical
system
image
quality
evaluation
tolerance
analysis
分类号
O439 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
高倍率低波前畸变引力波探测望远镜的光学设计
3
作者
梁荣
周晓军
邹纯博
许黄蓉
李晨曦
于涛
鱼卫星
机构
中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室
中国科学院大学
福州大学
出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期155-163,共9页
基金
国家重点研发计划(No.2021YFC2202002)
中国科学院特别研究助理项目(No.J22‒067‒Ⅲ)。
文摘
基于离轴四反的方案设计,从同轴反射系统的理论出发,结合高倍率,低波前畸变,以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200μrad视场内系统百倍的压缩倍率,其入瞳直径300 mm,波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制,在保证高质量波前的条件下,其三镜的偏角优化结果为5.5°,且三镜为平面镜的引入,降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证,建立了该系统下0.5倍的缩比系统,实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析,原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40,满足引力波望远镜的指标要求。
关键词
引力波望远镜
离轴四反
高倍率
杂散光抑制
Keywords
Telescope
of
gravitational
wave
detection
off
-
axis
four
-
mirror
optical
system
High
afocal
magnification
Suppression
of
stray
light
分类号
TH744 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真
被引量：
1
4
作者
董树林
金宁
李晶
杨开宇
杨丹
普龙
机构
昆明物理研究所
出处
《红外技术》
CSCD
北大核心
2023年第10期1084-1089,共6页
基金
国家重点研发计划(2017YFA0701200)。
文摘
光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。
关键词
离轴四反光学系统
多物理场
光机热仿真
光学性能
COMSOL
Keywords
off
-
axis
four
-
mirror
optical
system
multi-physics
optical-structure-thermal
simulation
optical
property
COMSOL
分类号
TH117.3 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
二维大视场紧凑型离轴四反光学系统设计
刘璐
胡斌
周峰
王钰
《航天返回与遥感》
CSCD
2020
12
下载PDF
职称材料
2
大倍率离轴无焦四反光学系统设计
陈胜楠
姜会林
王春艳
陈哲
《中国光学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
下载PDF
职称材料
3
高倍率低波前畸变引力波探测望远镜的光学设计
梁荣
周晓军
邹纯博
许黄蓉
李晨曦
于涛
鱼卫星
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
4
离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真
董树林
金宁
李晶
杨开宇
杨丹
普龙
《红外技术》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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