折衍射混合双棱栅扫描技术的研究

发布时间：2017-08-26 20:07

  本文关键词：折衍射混合双棱栅扫描技术的研究

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【摘要】：旋转双棱镜扫描技术通过两棱镜的共轴独立旋转,改变光束的传播方向,实现大角度指向与扫描。在红外对抗、目标瞄准与跟踪等方面有广泛的应用前景。但在成像系统中棱镜的加入会带来色差,限制了旋转双棱镜的应用。本文采用衍射光学元件,与棱镜组合,构成折衍混合光学元件,实现消色差。并探究了旋转双棱镜及旋转双棱栅的扫描模式。首先,根据折射元件和衍射元件的成像理论,确立了利用角色散的方法,设计棱镜和光栅参数,消除棱栅的角色差。然后,通过光线追迹的方法,计算出当介质面分别为折射面和衍射面时,出射光线的矢量表达式。建立旋转双棱镜和旋转双棱栅的数学模型。根据求出的介质面分别为折射面和衍射面时,出射光线矢量表达式,推导了光束分别通过旋转双棱镜和旋转双棱栅的数学表达式。确立了光束扫描与棱镜和光栅参数、回转特性之间的关系。提出利用高度角和方位角表示出射光线的方向。最后,以3~5?m中波红外为例,确立了棱镜和光栅的参数,再根据建立的旋转双棱镜和旋转双棱栅数学模型,用高度角和方位角表示波长不同时,出射光线的传播方向。利用MATLAB分析了旋转过程中双棱镜和双棱栅角色散的变化,利用ZEMAX分析了旋转过程中双棱镜和双棱栅色散的变化,验证了方法的可行性。
【关键词】：双棱镜 双棱栅 扫描方程 角色散
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74;O436.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景7
• 1.2 旋转双棱镜的应用及研究进展7-10
• 1.3 衍射光学的发展现状及应用10-11
• 1.4 论文研究的目的及内容11-13
• 第二章 折衍混合光学元件的成像理论13-21
• 2.1 高折射率模型13-14
• 2.2 衍射光学元件的三级像差理论14-16
• 2.2.1 薄透镜的三级像差公式14-15
• 2.2.2 衍射光学元件的三级像差公式15-16
• 2.3 衍射光学元件的色散性质16-18
• 2.4 折衍射光学元件组合消色差18-21
• 2.4.1 折衍射单透镜19
• 2.4.2 折衍射透镜组19-21
• 第三章 角色散方法消除旋转双棱栅色差21-33
• 3.1 棱镜的角色散分析21-24
• 3.2 光栅的角色散分析24-27
• 3.3 组合消色差设计27-33
• 第四章 双棱栅扫描的光线追迹算法研究33-44
• 4.1 常用的扫描机构33-35
• 4.2 出射光线的矢量表达式35-37
• 4.2.1 介质面'i为折射平面35-37
• 4.2.2 介质面'i为衍射平面37
• 4.3 旋转双棱镜的光线追迹37-41
• 4.3.1 近轴近似条件下的扫描方程38-39
• 4.3.2 非近轴条件下的扫描方程39-41
• 4.4 旋转双棱栅的光线追迹41-44
• 第五章 双棱栅扫描的色差变化分析44-51
• 5.1 棱镜和光栅的参数确定44-45
• 5.2 旋转双棱镜和双棱栅角色差的比较45-48
• 5.3 旋转双棱镜和双棱栅色差的比较48-51
• 结论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-55
• 在攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目55

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1 聂鑫;折衍射混合双棱栅扫描技术的研究[D];长春理工大学;2016年

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本文编号：742737