1 中国科学院上海技术物理研究所公共技术室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 同济大学物理系, 上海 200083
为实现小口径Hindle透镜对大口径凸非球面的高精度检测,提出了一种新的凸非球面 无光焦度双透镜Hindle检验方法,通过加入无光焦度校正透镜有效解决了传统Hindle检验的不足。对口径180 mm、半径380 mm、 偏心率2.8的凸非球面进行了设计分析,分别给出了不同光焦度分配及不同无光焦度双透镜 间距时系统的残余波像差曲线图,得出较优的系统残余波像差为0.0006λ,验证了该方法的可行性。
几何光学 Hindle 检验 无光焦度透镜 凸非球面检测 geometric optics Hindle testing zero-focal power lens convex aspheric testing
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 同济大学, 上海 200092
为了研究双透镜和球面镜之间不同球差分配对折反射式补偿器补偿效果的影响, 以三级像差理论为基础, 针对两个不同相对口径的凹抛物面镜, 采用不同内部球差分配, 分别设计了一组折反射式补偿器, 将结果绘制成曲线.从曲线可看出, 当球面镜球差分配系数从0逐渐增大到0.5时, 对应折反射式补偿器补偿能力先增强, 达到极值后下降.球面镜球差分配系数为零时, 球面镜不承担球差, 球面镜变成半径无穷大的平面镜, 折反射式补偿器即变为Offner 补偿器.研究表明, 折反射式补偿器补偿能力强, 但不同内部球差分配对补偿效果影响较大, 合理选择球面镜球差分配系数对折反射式补偿器设计是有利的.
光学设计 折反射式补偿器 三级像差理论 非球面 零位补偿检验 大口径 大相对孔径 Optical design Catadioptric compensator Third order aberration theory Aspheric Null test Large aperture Large relative aperture 光子学报
2016, 45(12): 1222001
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 同济大学, 上海 200092
结合奥夫纳尔折射式零位补偿器和马克苏托夫反射式零位补偿器的优点, 对大口径、大相对孔径凹非球面加工检验提出一种折反射式零位补偿检验法.该方法采用放置在非球面顶点曲率中心之前的两块透镜和一块反射镜来实现大口径凹非球面零位补偿检验.依据三级像差理论, 推导了初始结构计算公式; 通过对口径为1 000 mm、顶点曲率半径为4 000 mm、偏心率为1.05、中心孔为200 mm的凹非球面进行补偿器设计, 完成了原理验证, 优化后系统剩余波像差峰谷值为0.004 2λ.研究结果表明该方法轴向光路长度短, 补偿能力强, 可用于允许部分中心遮拦的大口径、大相对孔径凹非球面检验.
光学设计 折反射式补偿器 三级像差理论 非球面 补偿检验 大口径 大相对孔径 Optical design Catadioptric compensator Third-order aberration theory Aspheric Null test Large aperture Large relative aperture 光子学报
2016, 45(7): 070722002
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 同济大学物理系, 上海 200092
零位补偿检验是现代光学用于检测非球面的主流方法。根据实际检测需要，提出既可进行补偿检验，又可进行干涉检验的一种新型干涉零位补偿检验方法。干涉零位补偿检验的原理是：在零位补偿检验的基础上，将零位补偿系统的第一面改为与激光点光源同心的参考面，从同心参考面反射回来的参考波面与通过零位补偿检验系统的待检非球面反射回来的待检波面相干涉实现干涉零位补偿检验的目的。依据三级像差理论，设计了零位补偿检验的光学系统，给出像差理论分析和实际设计评价结果，当待检非球面镜的孔径角2u 小于1 4.5 时，系统的剩余波像差优于λ/170 。通过对该方法进行原理性实验，充分证实，干涉零位补偿检验是行之有效的。
几何光学 干涉补偿 零位补偿 非球面检测
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 同济大学, 上海 200083
为了实现大口径凸非球面的高准确度检测, 提出了凸非球面背向零位补偿检验方法.该方法在非球面背面引入辅助球面并在光路中加入球面补偿透镜来达到零位补偿检验.辅助球面既可以使凸非球面等效为凹非球面, 还可以补偿部分非球面法线像差.依据三级像差理论, 对辅助球面曲率半径及补偿透镜结构参量进行初始结构求解, 并编写了求解初始结构软件, 再利用光学设计软件对初始结构进行优化, 优化结果满足设计要求, 使凸非球面背向零位补偿检验理论化.在实际应用中, 以Φ120 mm凸非球面为例设计了凸非球面背向零位补偿检测系统, 检测系统设计的剩余波像差PV为0.024λ、RMS为0.007λ.利用此检测方法加工完成后的凸非球面的面形准确度优于λ／40.
几何光学 辅助面补偿 零位补偿 凸非球面检测 Geometric optics Auxiliary surface compensation Null compensation Convexasphere testing
为增强光学系统校正像差的能力或者避免使用非球面，可在两镜系统中引入无光焦度校正板。该类系统中含有7个变数，有利于系统的像差校正，并且无色差。依据三级像差理论、规一化法及近轴公式，对该类系统进行了像差校正的理论分析，得出了各种平衡三级像差的校正条件。并通过一个实例，借助光学设计软件对此进行了验证。带有无光焦度校正板两镜系统的三级像差校正理论分析，对该类光学系统的设计有一定的参考价值。
光学设计 无光焦度校正板 两镜系统 三级像差理论 像差校正
同济大学 物理系 非球面光学实验室,上海 200433
描述了无光焦度校正板放在主反射镜后的无光焦度校正板-牛顿光学系统的设计.光栏放在主镜上，改变相对孔径A，选择校正板光焦度φ21、φ22和遮拦比α，进行光学系统的光线追迹，求解出光学系统的最佳选择，并给出各种设计曲线和设计结果，对光学系统进行合理的评价.
几何光学 光学设计 牛顿光学系统 无光焦度校正板 三级像差理论 Geometric optics Optical design Newton optical system Zero-power corrector Third-order aberration theory
同济大学 物理系 非球面光学实验室，上海 200433
无光焦度校正板自身无色差和像面弯曲，并具有弯曲PW和光焦度■11及■12等变数，为光学系统的像差校正提供了很大的方便。以系统通光孔径Φ=300mm，相对孔径A=1／2，光阑位置lp2／f=－0．75，主镜为球面反射镜为例，设计了一种带有无光焦度校正板且光阑在主反射镜前的牛顿光学系统。通过对光学系统进行光线计算、像差分析和优化，得到校正板透镜最佳光焦度■11=5，优化后的轴上点波前像差W=0．0001λ。
光学设计 牛顿光学系统 无光焦度校正板 三级像差理论 optical design Newton optical system zero-power corrector third-order aberration theory
同济大学物理系非球面光学实验室，上海 200433
详细描述了光阑在主反射镜前的无光焦度校正板－牛顿光学系统的设计方法。通过移动光阑位置，改变主镜偏心率，选择校正板光焦度，进行光学系统的光线计算，求解出光学系统的最佳选择，并给出各种设计曲线和设计结果，对光学系统进行合理的评价。并以通光口径Φ=300，相对孔径A=1／2，视场角θ=士5°，校正板光焦度■11=5的牛顿光学系统为例，分析得到系统优化后的像差系数S1=0．000002λ，S2=0．000025λ，0°视场时的波像差为0．3174λ，±5°视场时的波像差为90．9861λ。
几何光学 光学设计 牛顿光学系统 无光焦度校正板 三级像差理论 geometric optics optical design Newton optical system zero-power corrector third-order aberration theory
1 同济大学精密光学工程技术研究所, 上海 200092
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
介绍了卡塞格林系统的焦距为6000 mm, 系统的相对口径为1/10,主镜的口径为600 mm,主镜相对口径为1/1.2,主镜的材料是微晶玻璃,背面打有盲孔,质量为原来的50%。由于主镜的相对口径比较大,而且经过轻量化,因此加工难度比较大,在加工过程中在传统方法的基础上对工艺加以改进,采用三点扩九点的支撑方法和四点夹持的方法,最终将主镜加工到了很高的精度。主次镜组合系统的弥散圆直径小于0.02 mm ,用干涉仪检验卡塞格林系统主镜的峰值(PV)为1.23λ,均方根(RMS)为0.18λ。
光学设计 卡塞格林系统 主镜 大相对口径 轻量化
