1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 吉林大学 计算机科学与技术学院，吉林 长春 130012
3 北京卫星导航中心，北京 100094
随着轻小型卫星技术的不断发展，紧凑型光学载荷成为空间光学领域一个新的研究热点。偏视场多光路耦合同轴四反光学系统具有长焦距、大视场和高轻量化水平等优点，可以更好地满足光学载荷高分辨率、多功能性、轻小型和低成本的应用需求，因此在轻小型光学遥感载荷领域有着广泛的应用前景。以高斯光学和三级像差理论为基础，对同轴四反光学系统的初始结构进行了分析。以一种适用于推扫成像的偏视场可见光、中波红外耦合成像光学系统为例，实例中可见光通道焦距4 m，工作谱段0.45~0.85 μm，相对孔径1∶10，中波红外通道焦距1.6 m，工作谱段3.7~4.8 μm，相对孔径1∶4，各通道视场角均为1.4°×0.2°。同时对系统成像质量及公差进行了分析，从分析结果可以看出，各通道成像质量均接近衍射极限，系统光学总长优于f’visible/5.48，具有较高的压缩比，且系统的加工和装配公差较为宽松，易于实现。
光学设计 同轴四反光学系统 偏视场成像 多光路耦合 optical design coaxial four-mirror optical system bias FOV imaging multi-channel coupled 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200197
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间新技术部, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为解决高空间分辨率和微小卫星空间紧张之间的矛盾,基于像差理论和同轴四反光学系统,设计了一种同轴超紧凑型主三镜一体化光学系统。在焦距为1750 mm、F数为7、全视场角为1.4°的条件下对光学系统进行验证,并分析了其公差和信噪比。结果表明:光学系统的整体长度小于200 mm,仅为焦距的1/8.75,实现了光学系统的超紧凑化和小遮拦比设计。增加遮拦后,在奈奎斯特频率为78 lp/mm处,全视场传递函数优于0.26,全视场波像差优于λ/50;在太阳高度角为30°、地表反射率为0.05时,信噪比优于24.9。系统结构简单、紧凑,且成像质量良好,对微小卫星高分辨光学系统的设计有一定的借鉴作用。
光学系统设计 同轴四反光学系统 像差理论 一体化设计 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 072202
