多反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡具有廣泛的應(yīng)用，反射望遠(yuǎn)鏡在成像過程中不產(chǎn)生色差，并可以實(shí)現(xiàn)大孔徑、高分辨率的遙感。文中就多種反射望遠(yuǎn)鏡的應(yīng)用與反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展進(jìn)行了概述。
　　目前，反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)發(fā)展至四反射的，在光學(xué)設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)下，可以較高效率的完成四反射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)。五反射望遠(yuǎn)鏡已于2011年在美國(guó)雷神公司(Raytheon Company)研制，但五反射望遠(yuǎn)鏡光學(xué)設(shè)計(jì)方法還沒有建立，于是出現(xiàn)了光學(xué)設(shè)計(jì)方法滯后

2、于望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用的局面。為了克服光學(xué)設(shè)計(jì)方法滯后于望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用的局面，順利實(shí)現(xiàn)多反射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)，在前人科研成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，本文分別建立了孔徑光闌位于第一鏡面處的同軸五反射、同軸六反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。對(duì)同軸六反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)學(xué)物理的處理，可以分別得到同軸五反射、四反射、三反射、二反射與一反射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)方法。以同軸五反射光學(xué)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，經(jīng)過數(shù)學(xué)物理處理后，同樣可以得到少于五個(gè)反射面的同軸望遠(yuǎn)鏡的

3、光學(xué)設(shè)計(jì)方法。以此類推可知，反射次數(shù)多的望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)方法包含了反射次數(shù)少的望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)方法，反射次數(shù)少的望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)方法是反射次數(shù)多的望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)方法的特例。
　　在多反射望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)下，可以較高效率地完成光學(xué)設(shè)計(jì)。以二反射、三反射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過求解光學(xué)設(shè)計(jì)方法中的方程組，獲得光學(xué)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)，經(jīng)過光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)化，可以較高效率的完成光學(xué)設(shè)計(jì)。按照上述求解方程組進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，文中還分別給出了寬視場(chǎng)離軸三反射

4、、寬視場(chǎng)離軸四反射、寬視場(chǎng)離軸五反射與寬視場(chǎng)離軸六反射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì):
　　1.三反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
　　離軸三反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)在視場(chǎng)寬、系統(tǒng)F/＃小的情況下，系統(tǒng)的后光路很難實(shí)現(xiàn)多于三個(gè)通道的分色，約束了離軸三反射望遠(yuǎn)鏡功能的進(jìn)一步增多。針對(duì)具有中間像面、光學(xué)視場(chǎng)4.4°×0.2°、小F/＃(F/3)的離軸三反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，應(yīng)用自由曲面分色片進(jìn)行分色，獲得了包括可見光波段、近紅外波段、短波紅外波段與中波紅外波段四個(gè)通道的離軸三

5、反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。
　　2.四反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
　　在三反射望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)上再引入一個(gè)鏡面，實(shí)現(xiàn)光束的四次反射，可以降低光學(xué)制造的難度。針對(duì)光學(xué)視場(chǎng)16°×0.2°、小F/＃(F/3)、中波紅外波段的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了離軸四反射望遠(yuǎn)鏡;針對(duì)光學(xué)視場(chǎng)20°×1°、大F/＃(F/10)、可見光波段（兼容紫外波段）的指標(biāo)，設(shè)計(jì)了離軸四反射望遠(yuǎn)鏡。
　　3.五反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
　　針對(duì)光學(xué)視場(chǎng)20°×0.2°、小F/＃(F/3)、

6、近紅外波段的指標(biāo)要求，應(yīng)用四個(gè)鏡面實(shí)現(xiàn)五次反射，完成了寬視場(chǎng)離軸五反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)。
　　4.六反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
　　針對(duì)光學(xué)視場(chǎng)32°×2°、小F/＃(F/3.33)、可見光（兼容紫外、近紅外與短波紅外）波段的指標(biāo)要求，采用六個(gè)反射鏡面，完成了寬視場(chǎng)離軸六反射光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)。
　　在多反射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)下，較高效率地設(shè)計(jì)出的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，像質(zhì)良好，均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
　　綜上所述，同軸五反射與