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大口径衍射望远系统初始结构研究

赵维 刘华 陆子凤 卢振武 王新

赵维, 刘华, 陆子凤, 卢振武, 王新. 大口径衍射望远系统初始结构研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1395-1402. doi: 10.3788/CO.20191206.1395
引用本文: 赵维, 刘华, 陆子凤, 卢振武, 王新. 大口径衍射望远系统初始结构研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1395-1402. doi: 10.3788/CO.20191206.1395
ZHAO Wei, LIU Hua, LU Zi-feng, LU Zhen-wu, WANG Xin. Initial structure of large aperture diffractive telescope[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1395-1402. doi: 10.3788/CO.20191206.1395
Citation: ZHAO Wei, LIU Hua, LU Zi-feng, LU Zhen-wu, WANG Xin. Initial structure of large aperture diffractive telescope[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1395-1402. doi: 10.3788/CO.20191206.1395

大口径衍射望远系统初始结构研究

doi: 10.3788/CO.20191206.1395
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11874091

中国科学院光谱成像技术重点实验室开放课题 

吉林省自然科学基金项目 20180101031JC

详细信息
    作者简介:

    赵维(1983—), 女, 吉林长春人, 硕士, 讲师, 2005年、2008年于长春理工大学分别获得学士、硕士学位, 主要从事光电成像器件与系统方面的研究。E-mail:zhaowei_0102@163.com

    刘华(1976—), 女, 辽宁抚顺人, 博士, 研究员, 2001年于东北师范大学获得学士学位, 2006年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位, 主要从事光学检测、光学设计、衍射光学方面的研究。E-mail:liuhua_rain@aliyun.com

    王新(1978—),男,辽宁凌海人,博士,教授,博士生导师,系主任,主要从事光电成像器件与系统方面的研究。E-mail:wangxin971241@163.com

  • 中图分类号: O436

Initial structure of large aperture diffractive telescope

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 11874091

Opening Foundation of Key Laboratory of Spectral Imaging Technology 

Natural Science Foundation of Jilin Province 20180101031JC

More Information
  • 摘要: 大口径衍射望远系统由于使用透射式的薄膜衍射光学元件作为主镜,不仅质量密度低(表面质量密度可以达到0.1 kg/m2),同时面形精度要求宽松,发射成本低。本文阐述了衍射望远系统的基本成像原理,并推导出任意大口径系统的初始结构计算公式,给出了口径为300 mm、系统焦距为2 m,工作波段为0.58 μm到0.68 μm的系统设计实例并研制了原理验证系统,进行了星点像以及分辨率板实验。成像结果接近衍射极限,与设计结果相符。本文所做工作为大口径衍射望远系统的设计提供了良好的理论基础和初始模型结构,能够极大地缩短设计周期,提高成像质量。

     

  • 图 1  衍射望远镜的初始结构示意图

    Figure 1.  Initial structure diagram of diffraction telescope

    图 2  衍射望远系统零视场OPD和MTF图

    Figure 2.  OPD and MTF diagrams of diffraction telescope systems at zero field of view

    图 3  像面调整后的系统OPD和MTF图

    Figure 3.  OPD and MTF diagrams of diffraction telescope system after image surface adjustment

    图 4  实际系统OPD和MTF图

    Figure 4.  OPD and MTF diagrams of actual system

    图 5  星点像测试系统示意图

    Figure 5.  Schematic diagram of star point test system

    图 6  星点像测试系统实物图

    Figure 6.  Physical map of star point test system

    图 7  星点像成像结果

    Figure 7.  Star point test results

    图 8  分辨率板测试系统示意图

    Figure 8.  Schematic diagram of resolution board test system

    图 9  分辨率板测试的实验装置图

    Figure 9.  Physical map of resolution board test system

    图 10  分辨率板的测试结果

    Figure 10.  Results of resolution board test

    表  1  衍射望远系统技术指标参数

    Table  1.   Technical parameters of the diffraction telescope system

    参数 参数值
    Ds 300 mm
    fs 2 000 mm
    λ1λ0λ2 0.58 μm、0.63 μm、0.68 μm
    α 0.05°
    fdf 30 m
    下载: 导出CSV

    表  2  衍射望远系统4部分结构的初始参数

    Table  2.   Initial parameters of the four-part components of diffractive telescope system

    参数 参数值
    衍射主镜 Ddf 300 mm
    Adf1 -0.166 2
    d1 30 000 mm
    Df 76.169 4 mm
    场镜 Ff 4 285.714 3 mm
    d2 5 000 mm
    Dfc 50 mm
    菲涅尔校正镜 Afc1 -5.984
    dfc 0
    Dc 50 mm
    聚焦透镜 Fc 227.272 7 mm
    d3 333.333 3 mm
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-11
  • 修回日期:  2018-07-13
  • 刊出日期:  2019-12-01

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