1 南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094
2 西安应用光学研究所，陕西西安 710065
光学透镜是光学仪器中最基本的器件，而焦距又是光学透镜最重要的特性参数，如何精确测量透镜的焦距一直以来都是研究重点，然而目前鲜有针对紫外透镜焦距测试的研究。本文结合紫外透镜的特点，对一种基于反射式平行光管的紫外透镜焦距测试方法进行了研究，并以此设计出了一套紫外镜头焦距测量系统，同时选用了不同焦距的紫外镜头进行了实验，最后对系统进行了误差分析。实验结果表明，该测量系统可以对紫外镜头焦距进行高精度测量，25 mm镜头的测量误差为 2.041%，100 mm镜头的测量误差为 0.934%，验证了测量系统的准确性。
紫外镜头 焦距测量 反射式平行光管法 ultraviolet lens, focal length measurement, reflec
为适应单兵平台的需求，设计了一款
${1^{\times } \sim{8^{\times }}}$![]()
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紧凑型连续大变倍比枪瞄镜。阐述了紧凑型连续大变倍比枪瞄镜的设计方法及思路，根据设计指标进行物镜、中继系统、目镜的指标分解及高斯光学计算，初步评估整体光学系统的包络尺寸和复杂程度，依据高斯光学计算结果对枪瞄镜各组成部分单独进行光学设计和评价。解决了连续大变倍比枪瞄镜设计过程中大变倍比中继系统的倍率选择，等效物镜与目镜的光瞳匹配，以及中间像面分化板处的像质评价等问题。最终的设计结果表明：枪瞄镜物镜口径
$\phi 24\;{\rm{mm}}$![]()
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，目镜口径
$\phi 36\;{\rm{mm}}$![]()
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，光学系统总长228 mm，高倍端偏心（0.01 mm）引起的瞄线误差约为20″。系统结构紧凑，成像质量优良，满足目视光学仪器的使用要求。
针对地基大口径望远镜的机上自适应光学系统构建的低轨空间目标偏振成像系统, 提出一种基于非偏振标准星和机上起偏装置的宽带偏振定标方法。该方法以非偏振标准星作为光源, 并在望远镜系统的一次像面处加入起偏装置对入射光的偏振态进行调制, 再结合基于非线性最小二乘拟合的偏振定标方法分两步对整个偏振成像系统进行宽带偏振定标。为验证该偏振定标方法的效果, 利用Matlab软件基于相干矩阵和偏振追迹构建了相应的模型进行仿真分析, 仿真结果表明该偏振定标方法可以有效减小望远镜系统偏振效应对偏振探测准确性的影响, 并且偏振定标元件的初始角度误差在±5°范围内时对偏振定标准确性的影响极小。
偏振 地基大口径望远镜 低轨空间目标 偏振定标 polarization ground-based large aperture telescope low-orbit space objects polarization calibration
1 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
2 中国人民解放军驻西光集团军代室, 陕西 西安 710032
对鬼像的基本概念和形成原因进行了介绍与分析, 提出了利用光学设计软件CODE V定性分析与光机适配性软件LightTools定量分析相结合的鬼像仿真分析方法。使用lightTools软件仿真与系统探测器归一化真实响应照度值相比较找出鬼像路径, 给出改进措施。对验证实验中给定的电视成像光学镜头的鬼像路径进行计算和仿真, 计算结果表明, 镜头轴上鬼像路径的归一化响应照度为3.5×10-5, 小于探测器的归一化响应范围9.85×10-5~1, 探测器无响应, 即不产生鬼像, 证明该仿真分析方法正确可行。
鬼像 响应照度 ghost image LightTools LightTools CODE V CODE V
为实现多传感器光轴校准并达到小型化轻量化的设计要求, 将目视瞄准镜作为校轴光学基准, 采用共用摄远型物镜组, 并利用在立方棱镜斜面镀制光谱分光膜, 实现高精度目视瞄准镜与激光接收的共光路系统设计。该目视瞄准镜放大倍率为7×、视场为5°、出瞳直径为3.7 mm、出瞳距离不小于20 mm; 激光接收系统视场为1 mrad、接收口径为50 mm, 设计结果满足指标要求。
激光接收/目视瞄准镜 共光路 多传感器光轴校正 摄远型结构 laser receiving/visual sighting telescope common path multi-sensor optical axis correction telephoto structure
为了满足EMCCD侦察探测装置的实际使用要求, 设计了一个三视场光学系统。系统采用EMCCD接收, 像元尺寸为16 μm×16 μm 。通过对比4种成像系统结构形式的优缺点, 选定三视场光学系统的初始结构形式, 运用CODEV软件对其进行优化, 实现600 nm～850 nm波段范围内三视场光学系统成像。设计结果表明, 三视场光学系统的传递函数MTF在35 lp/mm频率处均大于0.5, 点列斑直径均小于像元尺寸, 畸变均小于0.2%, 成像对比度满足使用要求。
三视场 初始结构 光学设计 three fields-of-view EMCCD EMCCD initial structure optical design
根据设计要求计算了非共轴球面光学系统的初始结构, 选定泽尼克多项式为自由曲面面型, 利用正交泽尼克多项式与像差的关系, 调整曲面参数校正系统的像差, 运用CODE V进行系统优化。通过设计实例对比了直接优化和分步优化方法, 由对比结果可知, 分步优化更适用于自由曲面光学组件的设计。仿真结果表明: 系统在整个视场范围内, 点列斑直径小于27 μm, 网格畸变的最大值为-7.15%, 30 lp/mm处的MTF大于0.197。
光学设计 自由曲面组件 泽尼克多项式 优化 optical design free-form-surface component Zernike polynomials optimization
叙述无光焦度补偿组与次镜重合时的全球面双反射系统的设计，给出利用PW法求解初始结构的基本理论，阐述应用无光焦度补偿组来平衡球面反射系统像差的方法。通过改变遮拦比K和焦点伸出量δ进行光线追迹，选择出该类系统K和δ的最佳组合。给出设计实例: 系统工作波段λ=450 nm～700 nm、焦距f′=1 600 mm、相对孔径A=1/8、视场角ω=±0.5°，遮拦比K＝0.35、焦点伸出量δ＝0.1，系统优化后的球差系数 SⅠ=-0.001 207，彗差系数SⅡ=0.000 192，波像差W=0.043 27λ。
三级像差理论 无光焦度补偿组 初始结构 third-order aberration theory afocal corrector initial structure
根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点，提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统，利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不同视场时，通过LightTools光机分析软件追迹1×106根光线，得到探测器靶面的光线分布，利用Matlab处理数据并绘制角度-输出响应曲线，利用该曲线可精确评价探测器靶面的光斑性能。
激光导引头 光学系统设计 四象限探测器 激光半主动寻的制导 laser seeker optical system design quadrant detector laser semi-active seeking guidance
设计了波段300 nm~500 nm，放大倍率为10×，NA=0.3的近紫外-可见光显微物镜，用于观测激光照射核聚变的成像过程。该系统采用透射式结构，通过P、W设计方法和CODE-V软件的优化，实现了系统的复消色差，较好地解决了紫外光学材料种类少、折射率低带来的像差校正困难和光学系统效率不高的问题。
复消色差 近紫外-可见光 显微物镜 PW法 apochromatism near UV-visible microscope objective PW method
