1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
为了完成直径2 m 拼接红外相机的项目，采用圆形子镜加抛物面扇形分块镜的主镜拼接方案，完成了相机的光学系统设计；为了分析拼接失调误差对望远镜系统的影响，通过主镜的抛物面方程导出了拼接误差的波像差表达式，由此建立了波像差与干涉亮纹之间的线性关系，并在光线追迹的基础上，利用泽尼克多项式对其进行了仿真和验证，提出了基于泽尼克多项式实现拼接误差的线性反演方法，通过编写Python 程序模拟了单个子镜拼接过程中的误差反演。结果表明当拼接平移误差小于0.1 mm(或倾斜误差小于0.1°)时，采用干涉检测的方法，得到的反演偏差优于0.5%，且随着拼接误差的继续减小而趋近于零。
几何光学 分块拼接望远镜 泽尼克系数 数值仿真 激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112203
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
根据红外望远镜2m非球面拼接主镜的要求,通过非球面方程导出波像差表达式,建立波像差与干涉亮纹之间的关系,建立ZEMAX模型,编写MATLAB程序对拼接误差与干涉条纹的泽尼克多项式像差之间的关系进行仿真.提出基于误差灵敏度矩阵实现误差线性反演的方法,建立整个拼接镜的误差反演算法,并对单个扇形分块镜的拼接误差进行反演.结果表明当拼接平移误差小于1 mm或倾斜误差小于1°时,反演误差优于3%且迅速收敛,当拼接误差小于0.1 mm或倾斜误差小于0.1°时,反演误差优于0.5%,且随着拼接误差的继续减小而趋近于零.该反演方法准确度高,算法简单,有效,适合工程应用.
几何光学 分块拼接望远镜 泽尼克系数 灵敏度矩阵 数值仿真 Geometric optics Segmented telescope Zernike coefficients Sensitivity matrix Numerical simulation
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求, 研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前, 推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡, 设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱(240~950nm)大视场(±5°)离轴全反射施密特系统中, 当λ=0.24 μm, u′m=5°时, Δf≤0.031 5 mm, 探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.
光学设计 成像系统 波前 望远镜 紫外探测 非球面 宽光谱 大视场 施密特系统 Optical design Imaging systems Wavefronts Telescopes Ultraviolet detectors Aspherics Wide spectrum Large field of view Schmidt system 光子学报
2014, 43(11): 1122002
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
对地球模拟器进行光学精密校准是保证双圆锥扫描红外地平仪单机地面性能测试的必要前提。采用两台电子经纬仪建立三维坐标实时测量系统, 实现对双圆锥扫描红外地平仪地球模拟器的精密光学校准。根据理论设计值作为参考值, 与实际测量值进行比较, 反复放样测量, 进而调整地球模拟器的冷热边界, 调校精度可使地球模拟器边界特征点坐标的定位误差控制在 0.2 mm之内。高精度位置控制保证了双圆锥扫描红外地平仪高精度的噪声等效角性能测试, 可以保证噪声等效角 (3σ)控制在 0.07°以下。
光学精密校准 三维坐标实时测量系统 校准精度 红外地平仪 optical precision calibration real-time three-dimensional coordinate measurement alignment accuracy infrared horizon seekers
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
长波红外地平仪光学系统受空间应用环境的影响很大, 环境温度的变化会引起光学系统的离焦效应, 通过理论计算长波红外光学系统的温度适用范围, 光学设计结果仿真在该温度范围内光学系统的成像质量, 实际光机结构设计时考虑到光学系统的离焦补偿, 实现长波红外光学系统的无热化设计。
长波红外光学系统 离焦效应 无热化设计 long-wave infrared optical system defocus effect athermalizing design
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
介绍了傅氏轮廓术的基本原理，通过仿真与调相频谱分析，提出了一种新的自适应基频带通滤波器算法。利用此算法设计出了基频带通滤波器并用于傅氏轮廓术的位相提取。结果表明，相对于非自适应性的滤波器，使用本文设计的滤波器其三维面型测量精度可以提高5％，并且具有稳定的重复测量精度，在不受主观因素的影响下实现了实时三维面形重建。以螺纹钢面型为例进行了位相提取实验，实验中计算了面型测量精度，并与理论仿真精度进行比对与分析，得出的实验结果与理论仿真结果相一致，验证了该算法的有效性。
傅氏轮廓术 自适应基频带通滤波器 位相重建 测量精度 Fourier Transform Profilometry (FTP) Adaptive Main Frequency Bandpass Filter (A-MFBF) phase reconstruction measurement precision
