| 【中文题名】 | 利用二元光学技术设计轻量化光学遥感系统 |
| 【英文题名】 | Design of Lightweight Optical Remote Sensing System by Binary Optical Technology |
| 【学科专业】 | 仪器科学与技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-18 |
| 【中关键词】 | 二元光学器件,光学遥感系统,轻量化,复消色差系统,无热设计,超大孔径 |
| 【英关键词】 | Binary optical element,Optical remote sensing system,Lightweight,Apochromatic system,Athermalisation,Very large aperture, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>遥感技术>探测仪器及系统>> |
| 【论文摘要】 |
二元光学是基于光波衍射理论发展起来的一个新兴光学分支,是光学与微电子技术相互渗透、交叉而形成的前沿学科。二元光学器件,亦称衍射光学器件,具有体积小、重量轻、易复制、造价低、衍射效率高、设计自由度多、材料可选性宽、色散性能独特等优点,在超精密加工、光纤通信、图像处理、生物医学、国防军事等众多领域中正显示出前所未有的重要作用及广阔的应用前景。将二元光学技术应用于航天光学遥感系统,有助于减小系统的体积和重量,降低系统的成本,使光学设计者在材料的选择上具有更多的灵活性,满足现代光学系统设计的要求。并可借助现代先进的微电子、微机械技术和制作工艺,推进二元光学技术在我国航天光学遥感领域的应用。本文围绕混合光学遥感系统设计的相关理论,研究了复消色差折衍混合系统设计、消色差热差折衍混合系统设计、宽光谱超大孔径反衍望远系统设计以及混合光学系统性能分析等内容,主要研究工作可归纳如下:
1、基于初级像差理论,提出了消二级光谱的方法。利用等效玻璃方法,分别设计了纯折射复消色差系统和基于二元光学元件的折衍混合复消色差系统。与折射复消色差系统相比,混合复消色差系统体积小、质量轻并且成像质量好, MTF函数值在0.75以... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
7-8 |
|
ABSTRACT |
8-10 |
|
第一章 绪论 |
10-15 |
|
1.1 研究背景及意义 |
10-11 |
|
1.2 混合光学遥感成像系统的发展与应用 |
11-13 |
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1.3 选题的目的和论文的主要研究内容 |
13-15 |
|
1.3.1 选题的目的 |
13 |
|
1.3.2 本文的主要研究内容 |
13-15 |
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第二章 混合光学系统成像原理 |
15-23 |
|
2.1 引言 |
15 |
|
2.2 薄透镜初级像差理论 |
15-16 |
|
2.3 基尔霍夫标量衍射理论 |
16-17 |
|
2.4 二元光学透镜初级像差理论 |
17-20 |
|
2.4.1 二元光学透镜初级像差公式 |
18-19 |
|
2.4.2 二元光学透镜初级像差性质 |
19-20 |
|
2.5 二元光学器件色差理论 |
20-22 |
|
2.5.1 二元光学器件色差特性 |
20-21 |
|
2.5.2 二元光学器件消色差特性 |
21-22 |
|
2.6 本章小结 |
22-23 |
|
第三章 利用二元光学器件设计复消色差折衍系统 |
23-36 |
|
3.1 引言 |
23 |
|
3.2 复消色差理论 |
23-26 |
|
3.2.1 二级光谱的计算与校正条件 |
23-25 |
|
3.2.2 二元光学器件复消色差特性 |
25 |
|
3.2.3 等效玻璃实现复消色差 |
25-26 |
|
3.3 纯折射复消色差系统设计 |
26-28 |
|
3.3.1 系统技术指标的确定 |
26 |
|
3.3.2 纯折射系统的结构与性能分析 |
26-28 |
|
3.4 折衍混合复消色差系统设计 |
28-35 |
|
3.4.1 折射与衍射玻璃计算 |
28-29 |
|
3.4.2 混合系统初始结构的确定 |
29-31 |
|
3.4.3 折衍混合系统优化结果 |
31-35 |
|
3.5 本章小结 |
35-36 |
|
第四章 利用二元光学器件设计消色差热差折衍系统 |
36-49 |
|
4.1 引言 |
36 |
|
4.2 消色差混合系统设计 |
36-41 |
|
4.2.1 光学系统的技术指标 |
36-37 |
|
4.2.2 纯折射系统设计 |
37-38 |
|
4.2.3 加入二元光学器件设计折衍混合消色差系统 |
38-41 |
|
4.3 折衍混合系统消热差设计 |
41-46 |
|
4.3.1 折射元件和衍射元件焦移系数计算 |
41-43 |
|
4.3.2 无热设计实现热补偿 |
43-46 |
|
4.4 无热设计方法的修正 |
46-48 |
|
4.5 本章小结 |
48-49 |
|
第五章 利用二元光学器件设计超大孔径反衍望远镜 |
49-61 |
|
5.1 引言 |
49 |
|
5.2 望远系统的色差校正 |
49-51 |
|
5.2.1 Schupmann 超大孔径折衍系统 |
49-50 |
|
5.2.2 实现消色差的一般数学条件 |
50-51 |
|
5.3 超大孔径反衍望远系统基本结构设计 |
51-53 |
|
5.3.1 望远系统物镜结构 |
51-52 |
|
5.3.2 望远系统目镜结构 |
52-53 |
|
5.3.3 反衍望远系统基本结构的确定 |
53 |
|
5.4 反衍望远系统结构参数的确定及优化 |
53-59 |
|
5.4.1 系统初始结构参数的确定 |
53-57 |
|
5.4.2 反衍望远系统优化结果 |
57-59 |
|
5.5 反衍望远系统宽光谱的实现 |
59-60 |
|
5.6 本章小结 |
60-61 |
|
第六章 混合光学系统光学性能分析 |
61-79 |
|
6.1 引言 |
61 |
|
6.2 二元光学器件衍射效率分析 |
61-67 |
|
6.2.1 理想菲涅耳波带衍射透镜的衍射效率 |
61-62 |
|
6.2.2 影响二元光学器件衍射效率的因素 |
62-65 |
|
6.2.3 提高二元光学器件衍射效率的方法 |
65-67 |
|
6.3 环境对混合光学系统性能的影响 |
67-72 |
|
6.3.1 环境温度对混合光学系统性能的影响 |
67-69 |
|
6.3.2 环境气压对混合光学系统性能的影响 |
69-72 |
|
6.4 混合光学系统公差分析 |
72-78 |
|
6.4.1 评价函数的构成以及公差的确定 |
73-74 |
|
6.4.2 通过调整装配对系统补偿 |
74-75 |
|
6.4.3 实际混合光学系统公差分析 |
75-78 |
|
6.5 本章小结 |
78-79 |
|
第七章 结论与展望 |
79-81 |
|
7.1 全文研究总结 |
79-80 |
|
7.2 研究展望 |
80-81 |
|
致谢 |
81-82 |
|
参考文献 |
82-86 |
|
作者在攻读学位期间发表的论文及成果 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389492 |
