长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
为满足对飞行目标的多维光谱探测和可见光成像需求，设计了一款基于卡塞格林望远镜结构的共孔径光学系统。系统前端由同轴两反系统组成，主镜为抛物面，次镜为双曲面，后端通过平板分光的方式由各子系统接收。在可见光成像端，利用两片柱面镜成功解决了分光平板引起的像散问题，并通过添加反向倾斜的补偿平板，校正了分光平板引起的光轴偏移问题，可实现对距离为0.5~1.5 km、直径为0.5 m的飞行目标进行可见光成像和多波段光谱接收（200~400 nm、400~760 nm及760~2 500 nm）。成像模块各视场在奈奎斯特频率35 lp/mm处均实现了MTF>0.5，趋近于衍射受限曲线，各光谱接收模块也均满足光纤耦合要求。通过无热化设计，该共孔径系统可实现在−20~50 ℃温度范围内正常工作。公差分析结果表明，该系统能够满足实际加工和装调要求。
光学设计 卡塞格林望远镜 共孔径 多波段 optical design Cassegrain telescope common-aperture muti-waveband 红外与激光工程
2022, 51(7): 20220142
国防科学技术大学 理学院,湖南 长沙 410073
利用平面屏幕衍射的基尔霍夫理论,模拟计算了波带片在平面光垂直入射情况下的会聚及分光性能。结果表明,菲涅耳波带片(FZP)对垂直入射的平行光具有会聚及分光能力;离轴波带片相对于相同面积的对称波带片对参考光波的聚集能力更强,能获得更加干净的背景。ZEMAX分析表明,偏离中心一定位置的离轴波带片的面积越大,对光波的聚集能力越强,抑噪能力也越强;面积一定的离轴波带片偏离对称波带片中心越小,对光波的聚集能力越强,抑噪能力也越强。提出了利用菲涅耳波带片及卡塞格伦望远镜相结合的组合天线方案,分析表明,该天线具有一定的聚光能力,且抑噪能力相比抛物面天线更强。
光通信 光学天线 菲涅耳波带片 卡塞格伦望远镜 离轴波带片
安徽大学 光电信息获取与控制教育部重点实验室，安徽 合肥 230039
为了提高激光探测系统激光的发射功率，在出射激光为基模的高斯光束的光路设计中，根据高斯光束经过光学系统的变换与传输特性，分析了系统采用Cassegrain望远镜时，其遮拦比以及入射光束束腰半径对光功率透过率的影响。通过具体的数值计算得出，随着遮拦比及入射光束束腰半径的增大，系统光功率透过率将减小，给出了望远镜遮拦比与发射孔径处光斑尺寸之间的最佳匹配关系，最后讨论了离焦误差(安装误差)为0．2mm时对出射光斑尺寸的影响。
Cassegrain望远镜 遮拦比 高斯光束 离焦量 Cassegrain telescope obscuration ratio Gaussian beam defocusing range
安徽大学 光电信息获取与控制教育部重点实验室，安徽 合肥 230039
鉴于马卡望远镜离轴能够减小因副镜遮挡引起的光能量损失，分析了马卡望远镜离轴使用时，合作目标和非合作目标发射和接收光路的区别。讨论了马卡望远镜在外差探测系统离轴使用时，发射能量提高，但外差效率下降的原因；在合作目标外差探测系统离轴使用时发射能量提高30%以上，外差效率也有很大提高；通过对散射体目标物和平面镜的测量，分别得到了17%和85%的外差效率，验证了马卡望远镜在合作目标外差探测系统中可以离轴使用。
外差探测 马卡望远镜 离轴 外差效率 heterodyne detection Cassegrain telescope off-axis heterodyne detection probability
中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
在激光工程系统中，把卡塞格林望远系统等效为一个扩束器和环形光阑的组合形式，研究了激光束的光腰半径与卡塞格林望远系统的参数匹配问题。推导出光束扩束后通过环形光阑衍射的场分布解析表达式，并由此数值计算了由环形光阑引起的能量损失，以及光束扩束后光腰半径与环形光阑外径的比值K对Strehl比的影响。结果表明，在卡塞格林望远系统参数确定的条件下，存在最佳比值K，使损失能量最小，并可以获得较高的Strehl比，得到最大的峰值光强。
高斯光束 卡塞格林望远系统 光腰半径 扩束 环形光阑 Strehl比 Gaussian beam Cassegrain telescope Beam-waist radius Beam expander Annular aperture Strehl ratio
武汉大学,电子信息学院,激光通信实验室,湖北,武汉,430079
对于任何通信系统而言,天线能否正确发射和接收有效信号是人们最为关心的问题.对于点对点的激光通信系统而言,由于激光与电波迥然不同的特点,在天线系统的设计上更需严格要求.在空间光通信系统中,光学天线是一个物镜系统,通过折射、反射和折射-反射光学系统实现,目前应用比较广泛的是牛顿系统、格林系统以及卡塞格伦系统.讨论了卡塞格伦天线系统,该系统的结构(双反射式)决定了存在遮挡比造成光能量浪费的潜在问题,也就是所谓的渐晕现象.另一个问题是像差,也就是卡塞格伦天线系统要获得良好的像质必须以牺牲视场为代价.基于这两点提出了减小渐晕的几种新方案,并从减小像差上进行了理论分析.
激光通信 光学天线 卡塞格伦天线 渐晕 像差 Laser communication Optical antenna Cassegrain telescope Vignette Aberration
