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硕士学位论文

宽光谱光学系统复消色差研究

STUDY ON APOCHROMATISM OF
WIDE SPECTRAL OPTICAL SYESTEM



刘莹奇









2009 年 6 月
国内图书分类号:TB133 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开




工学硕士学位论文


宽光谱光学系统复消色差研究





硕士研究生: 刘莹奇
导师:龙夫年教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 光学工程
所在单位: 空间光学研究中心
答辩日期: 2009 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:TB133
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Dissertation for the Master Degree in Engineering


STUDY ON APOCHROMATISM OF
WIDE SPECTRAL OPTICAL SYESTEM



Candidate: Liu Yingqi
Supervisor: Prof. Long Funian
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Optical Engineering
Affiliation: Research Center for Space
Optical Engineering
Data of Defence: June, 2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
D 探测器件技术的高速发展,宽光谱光学系统在航天光学遥感、地
基目标跟踪探测和民用安全监视等领域都有着非常广泛地应用。反射式和折反式光
学系统可以避免折射式光学系统很难消除的二级光谱,但视场角通常比较小,而且
装调比较困难。因此在选择方案时,特别是在中短焦距范围内,更多的考虑了折射
式的光学系统。
目前,折射式的光学系统的二级光谱校正还存在很大问题,宽光谱段光学系统
本身更进一步增加了校正的难度。本文对宽光谱光学系统的复消色差理论进行了论
述,主要在玻璃材料的选择和光焦度的分配问题两方面进行了研究。此外结合宽光
谱光学系统的光学特性,对环境温度、气压变化对宽光谱光学系统的影响进行了分
析,并研究了相应的消热差、消压变解决方案。在以上研究基础上给出工作波长范
围在 ~µm、焦距为 400mm、视场角为 °、相对孔径为 1∶4 的设计实例。设
计结果表明,二级光谱得到了很好的校正,像质优良,无热化设计效果较好,并对
宽光谱折射式光学系统的光学设计方法进行了总结。然后针对宽光谱光学系统对玻
璃材料折射率变化的敏感性,对玻璃材料的折射率变化、色散变化对宽光谱光学系
统的影响进行了分析,提出相应的解决途径。同时为满足实际的应用,给出了光学
系统的公差。公差分析表明,在公差范围内,成像质量符合性能的要求。


关键词: 光学设计; 宽光谱; 复消色差
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the rapid development of charge coupled device , optical system of wide
spectral is widespread availability in the field of space optical sensing, groundbase target
tracking and civil security monitoring. Reflecting and catadioptric optical system can
avoid secondary spectrum which is hard to eliminate in refracting optical system, but the
field angle of it is usually reletively small and the alignment is more difficult. So the
refracting optical system is more p