大口径宽波段薄膜衍射成像系统设计

发布时间：2023-04-10 10:43

　　遥感卫星成像技术目前已在全球得到广泛应用,遥感系统的分辨率与其使用的光学系统的口径直接相关。美国国防预先研究计划局对大口径地球静止轨道遥感卫星提出MORIE(Membrane Optical Imager Real-time Exploitation)卫星研究计划,该方案拟采用薄膜衍射主镜来实现10米量级以上口径光学系统对地面的实时成像。采用薄膜作为主镜的优势在于其面密度极轻、生产工艺简单且对面形的公差要求低,所以具有很强的工程实施性。但其衍射特性导致的极大色差带来了很大的光学设计难度,因此目前国内外并没有具体的设计结果公布。本文利用谐衍射透镜作为系统的主镜,采用多波段成像的方式缩短不同波段的焦距差来降低色差,结合后续的Schupmann校正光路使得色差进一步降低,从而提升系统像质,使成像系统的波段宽度是MORIE计划指标的3倍、视场是其8倍。首先,本文研究了薄膜衍射成像系统的原理,分析了衍射透镜的成像原理,衍射透镜的色散和部分色散特性,衍射透镜的初级像差系数以及衍射透镜的衍射效率。在此基础上考虑到整体口径薄膜衍射主镜的实现难度,研究了拼接口径主镜的设计方式,并对比分析整体口径与拼接口...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 发展动态分析
    1.4 主要研究内容
第2章 薄膜衍射成像系统的原理
    2.1 衍射透镜的成像原理
    2.2 衍射透镜的色散与部分色散
    2.3 衍射透镜的初级像差系数
    2.4 衍射透镜的衍射效率
        2.4.1 一级衍射效率
        2.4.2 连续位相表面时的衍射效率
        2.4.3 有限带宽的衍射效率
        2.4.4 斜入射时的衍射效率
    2.5 本章小结
第3章 薄膜衍射主镜的成像分析与设计
    3.1 整体口径衍射主镜的像质分析
    3.2 合成孔径主镜的面形设计和像质分析
        3.2.1 合成孔径主镜的面形设计
        3.2.2 合成孔径主镜的像质分析
    3.3 本章小结
第4章 薄膜衍射成像系统的色差校正
    4.1 Schupmann消色差原理
        4.1.1 Schupmann消色差光路
        4.1.2 Schupmann消色差的矩阵推导
    4.2 Schupmann消色差光路的计算
        4.2.1 光学元件焦距的计算
        4.2.2 光学元件口径的计算
        4.2.3 光学元件距离的计算
        4.2.4 初始结构的计算
    4.3 消色差衍射成像系统的设计与像质分析
        4.3.1 消色差衍射成像系统的设计
        4.3.2 消色差衍射成像系统的像质分析
    4.4 本章小结
第5章 谐衍射多波段成像系统的设计
    5.1 谐衍射透镜的成像原理
    5.2 谐衍射系统成像波段的选取
    5.3 谐衍射多波段成像系统的光学设计
    5.4 谐衍射多波段成像系统的像质分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3788486