大口径多光谱通道波前测量系统设计

发布时间：2021-12-16 19:22

　　随着波前测量技术的发展,具有多光谱通道的大口径波前测量系统成为波前测量领域的研究热点。设计了一种大口径多光谱通道波前测量系统,主要由前置RC缩束系统、调光组件、分光组件和波前传感器等组成,有效口径为450 mm,工作波段为0.5～0.8μm、0.9～1.7μm和3～5μm。给出了光学系统的设计参数,描述了系统中光学元件的参数选择,运用Zemax软件完成了光学系统的建模和仿真。进行了机械系统的方案设计,并完成了系统的光机热集成分析。测试了大口径多光谱通道波前测量系统的各项参数,结果表明该波前测量系统的有效口径大于450 mm,在-10～50℃工作环境下,对可见光、近红外、中红外波段的波前均可实现高精度实时稳定测量,系统的波前测量稳定性优于0.05λ（RMS,λ=532 nm）。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

光学系统结构Fig.2Layoutofopticalsystem

系统光路图Fig.3Layoutofsystemopticalpathdiagram

支撑件、底板和支撑脚结构组成。根据材料的不同对模型中的元件进行材料参数的赋值。利用Patran软件进行网格划分，通过约束支腿位移的自由度来定义边界条件，环境温度设置为20℃，施加±30℃的温度载荷，提交Nastran软件进行计算。利用Patran实现结果关联与分析，热变形云图如图5所示。图5系统位移云图Fig.5Displacementdistributionofsystem温度变化会引起镜片面形变化和镜片间距变化，利用Zernike多项式将镜片热变形数据进行面形拟合，得到各项Zernike系数[14]。文中采用MATLAB软件对接口程序进行编程，可以提高数据的处理效率。将镜片面形变化的Zernike系数和镜片之间间距的变化带入光学设计软件Zemax中，得到系统温度变化后的像差数据，如图6所示。系统调焦到最佳像面位置，当温度为10℃时，RMS值为0.039λ(RMS,λ=532nm)。当温度为50℃时，RMS值为0.032λ(RMS,λ=532nm)。如图7所示，系统在此温度区间内的热变形呈现线性规律，初始温度20℃，10℃和50℃分别代表了系统的最大正负变形量，则在整个温度区间内系统的热变形均满足光学系统的性能指标，因此系统的光机热集成分析符合要求。文中使用的光机热集成设计分析方法对大口径双镜系统光机设计有很好的参考价值。2参数测试2.1系统装调与测试本系统为反射式光学系统，装调过程基于自准直检测原理，面形和波像差检测采用动态干涉仪。系统装调由主镜装调及面形检测、主次镜联调、测量光路图4光机热集成分析流程图Fig.4Flowchartofintegratedoptical-mechanical-thermalanalysis图6不同温度下的波像差图Fig.6Wavefrontaberrationatdifferenttem

【参考文献】：
期刊论文
[1]采用五棱镜扫描法检测大口径平面镜的面形[J]. 袁理,张晓辉.  中国光学. 2019(04)
[2]哈特曼原理子口径斜率扫描检测及误差研究[J]. 赵宪宇,薛栋林,程强.  红外与激光工程. 2019(08)
[3]大口径空间反射镜大容差支撑结构设计与优化[J]. 郭疆,朱磊,赵继,龚大鹏.  光学精密工程. 2019(05)
[4]折/衍共口径红外双波段位标指示器光学系统设计[J]. 岳宝毅,刘钧,郭佳,陈阳,李汉.  红外与激光工程. 2019(04)
[5]地平式离轴扩束光学系统装调技术[J]. 赵奇,胡明勇,李明杰,封志伟,范二荣.  应用光学. 2018(04)
[6]大口径光学元件瞬态波前检测[J]. 孟诗,陈磊,朱文华,孙沁园,张瑞.  光电工程. 2018(01)
[7]变焦红外双波段投影镜头的光机热分析[J]. 潘越,徐熙平,乔杨.  光学学报. 2018(05)
[8]红外自适应系统中双波段望远镜与红外物镜设计[J]. 张宣智,栾亚东,李元,孙婷,杨华梅.  应用光学. 2017(01)
[9]子孔径拼接检测凸球面技术研究[J]. 闫公敬,张宪忠.  红外与激光工程. 2016(05)
[10]差分五棱镜扫描法在波前检测中的应用[J]. 汤兆鑫,黄玮,许伟才,刘立峰,徐象如.  中国光学. 2014(06)



本文编号：3538693