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基于对称视场失调像散校正的R-C望远镜装调方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：王浩张磊长春理工大学光电工程学院

装调精度是保证光学系统成像质量的关键环节，对于同轴两反望远镜，工程上采用的装调方法主要依靠操作人员的经验，时间成本较高，并没有相关理论对此种系统的装调进行分析计算。针对此种现状，本文利用矢量像差理论，根据失调后的R-C... 详细信息

装调精度是保证光学系统成像质量的关键环节，对于同轴两反望远镜，工程上采用的装调方法主要依靠操作人员的经验，时间成本较高，并没有相关理论对此种系统的装调进行分析计算。针对此种现状，本文利用矢量像差理论，根据失调后的R-C望远镜的像差场特性，提出了基于轴上视场彗差和轴外对称视场像散进行迭代的两反望远镜装调方法；然后，对一个R-C望远镜进行了仿真装调实验，次镜随机引入一组失调量，利用本方法，经过三次迭代即完成了系统的装调，验证了本装调方法的可行性；最终，利用本文提出的方法进行了实际的装调实验，装调后的系统轴上视场波像差RMS值为0.073λ，两个对称轴外视场波像差RMS值分别为0.0808λ和0.0834λ。实验结果表明，通过本文提出的方法，有效完成了RC望远镜的装调，并且同时保证了系统的轴上和轴外视场的成像质量。

关键词：两反望远镜装调对称视场像散

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一种改进的两反望远镜装调方法

激光杂志 2024年

作者：王浩张磊长春理工大学光电工程学院

两反望远镜的装调精度是保证系统成像质量的关键环节，目前工程上采用的装调方法仅以轴上视场的彗差为参考，无法有效保证系统全视场的成像质量。本文以矢量波像差理论为基础，分析了两反望远镜的像差场特性，根据失调系统的彗差场和像... 详细信息

两反望远镜的装调精度是保证系统成像质量的关键环节，目前工程上采用的装调方法仅以轴上视场的彗差为参考，无法有效保证系统全视场的成像质量。本文以矢量波像差理论为基础，分析了两反望远镜的像差场特性，根据失调系统的彗差场和像散场的双节点特性，提出了一种基于轴外对称视场像散调整的装调方法。以一个R-C两反望远镜为例，分析了在给定的失调状态下，分别依据轴上视场彗差调整的装调方法和本文提出的轴外对称视场像散调整的装调方法，开展了系统的装调实验。实验结果表明，通过调整次镜，仅将轴上视场的彗差作为装调依据，装调后的系统全视场的像散值为1.02λ，系统并未达到最佳装调状态；而利用本文提出的轴外对称视场像散调整的装调方法进行装调后，系统全视场的像散平均值为0.46λ，基本与理论设计值一致，结果表明，利用本文提出的方法有效地完成了系统的装调。

关键词：两反望远镜装调对称视场像散

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像散对轴棱锥衍射特性的影响与修正

物理学报 2008年第7期57卷 4202-4207页

作者：江新光吴逢铁华侨大学信息科学与工程学院泉州362021

光束斜入射到轴棱锥上引起的像散将导致其衍射光场发生畸变,由衍射理论出发推导了受像散影响的轴棱锥衍射光场表达式.通过模拟不同像散的衍射光斑图和同一像散影响下随轴向距离变化的光强分布图,分析了轴外像散对轴棱锥衍射特性的影响.... 详细信息

光束斜入射到轴棱锥上引起的像散将导致其衍射光场发生畸变,由衍射理论出发推导了受像散影响的轴棱锥衍射光场表达式.通过模拟不同像散的衍射光斑图和同一像散影响下随轴向距离变化的光强分布图,分析了轴外像散对轴棱锥衍射特性的影响.提出修正像散的方法并通过实验验证利用可调精密旋转轴棱锥修正轴外像散导致的光束畸变,理论分析和实验结果相符合,研究结果使轴棱锥的应用更加广泛.

关键词：像散贝塞尔光轴棱锥光束畸变

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强非局域非线性介质中的形变像散椭圆呼吸子

物理学报 2013年第14期62卷 213-218页

作者：陆大全华南师范大学信息光电子科技学院广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广州510631

得到了强非局域非线性介质中的形变像散椭圆呼吸子的解析解,并基于解析解讨论了这类呼吸子的演化性质.在传输过程中光束在两个维度上仍保持高斯的形状,但束宽与等相位面曲率均做两个维度上不同步的等周期演化.当光束在两个维度上均为非... 详细信息

得到了强非局域非线性介质中的形变像散椭圆呼吸子的解析解,并基于解析解讨论了这类呼吸子的演化性质.在传输过程中光束在两个维度上仍保持高斯的形状,但束宽与等相位面曲率均做两个维度上不同步的等周期演化.当光束在两个维度上均为非束腰入射时,不管功率如何,光束的汇聚或发散惯性将继续保持一段距离,继而形成二维异步同周期呼吸效应.当光束在某方向上为束腰入射时则既可能形成二维异步呼吸,也可能只有一维呼吸.束宽的二维异步呼吸还导致了椭球等相位面曲率以及光斑椭圆率的周期性变化.在二维束腰重合情况下,椭圆率的最大值和最小值总是固定的且二者之积为1;入射位置的变化不影响椭圆率最值,但会影响椭圆率变化速度在一个周期内的分布均匀性和最大椭圆率出现的位置.

关键词：形变呼吸子像散强非局域非线性介质

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利用像散分析实现的大口径望远镜装调技术

红外与激光工程 2012年第2期41卷 427-435页

作者：孙敬伟中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

望远镜装调技术是一种可有效提高光学系统像质的装调方法。针对孔径光阑位于主镜上的RC式望远镜系统,分析了装调过程中由于次镜偏心导致在零彗差前提下依赖视场的三级像散。研究了通过离焦星点得到外围轮廓的长轴长度和椭圆偏心率计算... 详细信息

望远镜装调技术是一种可有效提高光学系统像质的装调方法。针对孔径光阑位于主镜上的RC式望远镜系统,分析了装调过程中由于次镜偏心导致在零彗差前提下依赖视场的三级像散。研究了通过离焦星点得到外围轮廓的长轴长度和椭圆偏心率计算像散幅值和角度的算法,并验证了基于像散性质的另外一种辅助的装调方法。使用Zemax软件和Matlab编程模型仿真实现了装调技术,应用第一种装调方法分析了全视场8个离焦星点的像散幅值和角度,与软件的结果进行了对比,并且分析了其他三级像差(如彗差和球差)的干扰作用。最后,结合工程应用讨论了实际工作中如何实现装调技术。仿真结果显示,该方法具有较好的精度、抗干扰能力和实际应用价值。

关键词：装调主次镜偏心误差像散零彗差点

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厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜的焦开关

中国激光 2008年第10期35卷 1510-1515页

作者：黎淼王莉王喜庆西南交通大学理学院四川成都610031

应用惠更斯-菲涅耳衍射积分公式.研究了厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象。数值计算结果表明,厄米-余弦-高斯光束通过有像散透镜的光学系统,在像散参数和光束菲涅耳数一定时,改变光学系统几何参数δ(即光束入射面到透镜的... 详细信息

应用惠更斯-菲涅耳衍射积分公式.研究了厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象。数值计算结果表明,厄米-余弦-高斯光束通过有像散透镜的光学系统,在像散参数和光束菲涅耳数一定时,改变光学系统几何参数δ(即光束入射面到透镜的距离与透镜焦距之比),不仅在δ=1.0时发生通常所说的焦开关现象,而且在δ≠1.0时的其他位置也可以产生焦开关现象,即焦开关现象不仅可以在几何焦点处产生,也可以在几何焦点右侧或左侧产生。讨论了光束参数对焦开关的产生及其位置的影响;分析研究了在给定光束参数和光束菲涅耳数条件下,光学系统几何参数δ取不同值时,厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜后的相对焦移随像散参数的变化规律。结果表明,可以通过改变光束参数和像散参数来控制焦开关发生的位置和产生焦开关的次数。

关键词：几何光学焦开关光束传输理论像散厄米余弦高斯光束

像散分数傅里叶系统对部分相干光束偏振特性的影响

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中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第4期48卷 28-37页

作者：柯熙政毛燕子西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

分数阶傅里叶变换是分析光学谐振腔的有力工具,分数阶数和像散系数的选取决定了谐振腔的尺寸,影响激光光束的偏振、远场发射角和可聚焦功率等.本文以部分相干电磁高斯-谢尔模型光束为研究对象,根据柯林斯公式推导出电磁高斯-谢尔模型光... 详细信息

分数阶傅里叶变换是分析光学谐振腔的有力工具,分数阶数和像散系数的选取决定了谐振腔的尺寸,影响激光光束的偏振、远场发射角和可聚焦功率等.本文以部分相干电磁高斯-谢尔模型光束为研究对象,根据柯林斯公式推导出电磁高斯-谢尔模型光束通过含像散透镜分数傅里叶变换系统的偏振度、椭圆方位角和椭圆度的表达式,数值仿真分析了通过像散分数傅里叶变换系统输出面上的偏振度、椭圆方位角和椭圆度分布情况.仿真结果表明,光束通过含像散透镜分数傅里叶变换系统后,像散系数越大,轴上点的偏振特性变化越快;像散使非焦平面上的偏振特性由圆对称分布变为椭圆对称分布,不改变焦平面的分布形状.本文的研究结果对不同偏振特性要求下分数傅里叶变换阶数和像散系数的选取具有一定的参考价值,对光学谐振腔的设计具有重要的指导意义.

关键词：偏振特性分数阶傅里叶变换像散

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测量非连续曲面的偏振光差动像散传感技术

光电子．激光 2005年第5期16卷 584-587页

作者：邱丽荣丁雪梅赵维谦马宏文哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150001

提出一种基于激光偏振光差动像散原理的非连续曲面绝对跟踪检测方法与技术。该方法依据被测表面反射到位于两柱面镜焦面、焦后等距放置的两探测器上的偏振光的形状,再经两探测器探测信号差动相减和光强归一化处理得到聚焦误差信号,进而... 详细信息

提出一种基于激光偏振光差动像散原理的非连续曲面绝对跟踪检测方法与技术。该方法依据被测表面反射到位于两柱面镜焦面、焦后等距放置的两探测器上的偏振光的形状,再经两探测器探测信号差动相减和光强归一化处理得到聚焦误差信号,进而达到对非连续三维被测表面的绝对测量和触发瞄准。偏振光差动像散传感器中,由于引入偏振光入射和偏振分光镜分光,使构成的偏振光差动像散检测技术有效抑制光源波动、光学器件间光束的多次反射等对测量结果的影响,显著改善了差动像散离焦检测技术的抗干扰能力和线性。该光学传感器的测量范围为±10μm,分辨力优于0.005μm,可测表面倾角达20°。

关键词：偏振光非连续差动像散传感技术曲面检测技术方法与技术归一化处理偏振分光镜抗干扰能力光学传感器跟踪检测表面反射误差信号探测信号绝对测量光源波动多次反射光学器件测量范围探测器柱面镜分辨力

大气湍流像差散焦和像散与高斯涡旋光束焦面光强

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物理学报 2010年第2期59卷 1378-1384页

作者：赵贵燕张逸新王建宇贾建军江南大学理学院无锡214122 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

分别研究了构成大气湍流波像差中的散焦和像散两个低阶像差对高斯涡旋激光束传输和成像的影响.采用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论和大气湍流波相位结构函数的平方近似研究了聚焦高斯涡旋光束在大气湍流中散焦和像散影响下焦面光强的分布... 详细信息

分别研究了构成大气湍流波像差中的散焦和像散两个低阶像差对高斯涡旋激光束传输和成像的影响.采用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论和大气湍流波相位结构函数的平方近似研究了聚焦高斯涡旋光束在大气湍流中散焦和像散影响下焦面光强的分布特性.导出了斜程传输条件下接收面上平均光强分布的积分表达式,并采用数值模拟方法研究湍流强度、传输距离和拓扑电荷对焦面光强的调制规律.结果表明:在弱湍流起伏区域,散焦和像散两类像差对高斯涡旋光束的光强分布影响都很小,可以忽略;在中等湍流区域,随着光束传输距离和湍流强度的增加,两类像差都导致高斯涡旋光束的光强峰值降低、束径扩展、中心暗斑扩大.当单拓扑电荷高斯涡旋光束传输时,在同等传输条件下,像散导致的光强峰值降低比散焦更严重,主亮斑区域外的次级亮环强度更大,光斑和中心暗斑扩展更明显.与单拓扑电荷光束相比较,散焦和像散导致双拓扑电荷光束的扩展更加明显,中心光斑更大,亮环区域外的次级亮环更明显;但是,由于光的相干性的降低和光束的偏折效应,像散导致光束中心的暗斑变为次级亮斑.

关键词：湍流大气涡旋激光束散焦像散