摘要：非旋转轴对称光学系统波像差理论的建立有利于理解旋转轴对称光学系统的装调误差和离轴三反射光学系统等非旋转轴对称光学系统的选型设计.本文利用旋转轴对称球面光学系统的全口径初级波像差理论推导了子孔径面对称光学系统的初级波像差分布公式,证明了面对称光学系统中的节点像差理论,即除球差外的所有初级像差的零值节点偏离视场中心,而不再是视场的旋转对称函数;并首次阐述了多零值节点初级非对称像差产生的根源和变化特性.该理论可以有效指导非对称光学系统初始结构的选择和优化设计过程.

摘要：提出面向成像系统的光学和数字图像处理联合优化设计.根据泽尼克多项式模型分析了每种像差对成像清晰度的影响;在变分贝叶斯框架下,提出了基于加权双向差分先验模型的像差数字校正算法;将像差分为易于数字校正和不易于数字校正两类,建立基于像差选择性校正策略的光学-数字处理联合设计方法.采用联合设计方法设计了三镜片大像差光学系统,其奈奎斯特频率处的MTF值约为0.50,采用传统方法设计的六镜片光学系统MTF值约为0.53,两系统成像质量相当,本文方法可降低系统复杂度.

摘要：以空间链路方程为基础,详细推导了具有不同像差时的星间相干光通信接收系统信噪比表达式。以通信距离为60000km、速率为2Gb/s的2PSK零差同步轨道接收系统为例,通过数值仿真,全面比较了接收天线的倾斜、离焦、彗差和像散等像差对接收系统误码率(εBER)的影响。结果表明,不同像差单独作用时,倾斜像差的影响最大,象散的影响最小;不同像差相互作用时,它们中的某些能部分实现相互校正,从而降低误码率。以εBER≤10-6为比较标准,当彗差W31/λ≤1.00时,调整倾斜像差能实现它们之间的部分校正;当像散W22/λ≤0.53时,调整离焦能对像散进行部分校正。因此,在设计接收系统时,接收天线的像差所产生的影响不容忽视。这将为设计星间相干通信接收系统提供必要的理论依据。

摘要：基于施密特系统的基本原理,设计了一种用于光谱仪消像差的施密特校正板,得到了该校正板的面形方程和面形图。利用ZEMAX软件模拟和分析了加入施密特校正板前后光谱仪系统的成像特性。结果表明:波长为350,550,700nm时,原始光谱仪像面点斑的均方根(RMS)半径分别为515.843,563.074,885.820μm,而带有施密特校正板光谱仪像面点斑的RMS半径分别为287.441,252.774,511.816μm。施密特校正板使点斑尺寸在波长为350,550,700nm时,分别缩小了44.28%、55.11%、42.23%。所提出的施密特校正板设计方法为改善光谱仪的分辨率提供了技术参考。

摘要：为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根据高功率激光装置光路排布的特点简化鬼像分析,利用自行开发的鬼像追迹软件分析了主放大级鬼像分布特点。通过改变透镜的曲率半径和倾斜透镜这两种方式,基于鬼像规避和像差最小化两种原则,最终确定主放大级透镜曲率半径的最优选择为1∶3弯月型,凸面朝向光学元件集中的方向。该方法可普遍应用于指导高通量复杂光学系统的透镜设计。

摘要：线聚焦滤波技术能够大幅缓解甚至解决目前聚变装置中的等离子体堵孔效应及激光装置规模庞大等问题,在聚变激光装置中具有较广阔的应用前景。采用像差的衍射理论,分析了各类像差对三镜型线聚焦滤波器效能的影响。给定滤波系统中评判像差影响时采用的两个重要参量(输出光束的近场对比度及滤波狭缝的内边缘强度)及其容许范围;在滤波器中引入不同类型和大小的像差,根据参量的变化获得各类像差的容许值,并与传统的针孔滤波器进行对比。结果表明:透镜上存在的各类像差都会导致波面上产生各种非均匀的相位变化,并降低光束质量,而像差导致的弥散或形变也会使滤波狭缝内边缘的辐照强度发生变化,即随像差增大而不断降低。对三镜型线聚焦滤波器效能影响最大的像差来自于第一块柱面镜上的球差和场曲。

摘要：基于波动光学光程差建立的光学系统像差理论,波像差由理想波面算起,表示实际波面与理想波面的差距,理想波面可以理解为以理想像点为中心的一个波面,所以光程差也就是波像差。根据光学元件材料折射率对成像光束波像差进行修正,将像差理论扩展到折射光学系统,使得该理论可应用于光束斜入射成像光学系统的像差计算;在光学成像系统中考虑像方空间折射率的关系,以及入射角方向的定义,使得波像差的计算表达式保持统一;应用扩展后的像差理论对成像面光学系统进行像差分析计算,并与Zemax光线追迹结果进行对比,验证波像差理论的有效性。结果表明:该像差理论为光束斜入射成像光学系统的设计、像质评价及优化提供了有效的分析手段。

摘要：利用条纹泽尼克多项式来表征自由曲面的光学元件,并将多项式中表示初级球差、彗差、像散项转换为矢量形式.利用矢量波像差理论,研究了自由曲面光学元件校正光学系统初级像差的特性.通过分析可知,自由曲面在光学系统中不同位置时所校正的像差特性不同.当自由曲面位于光学系统的孔径光阑(入瞳或出瞳)上可以校正光学系统全视场内为常数的初级像差;当自由曲面远离孔径光阑时,由于轴外视场成像光束口径的缩放与偏移,自由曲面可以校正非对称初级像差,且不同初级像差与视场依据关系不同.

摘要：利用光学设计软件Zemax构建了轴长和角膜前表面曲率不同比例的五种+6.00m-1的远视模型及框架眼镜矫正模型,分析镜片中心产生偏移时的像差情况.结果表明:对于+6.00m-1的远视性弱视而言,当镜片中心偏移大于4mm时,其产生的球差、像散和畸变开始对矫正视力产生影响.镜片偏移带来的球差在轴性远视所占比例高的模型中表现明显,而畸变和像散在各种模型中的作用没有明显差异.在远视性弱视矫正过程中,需要检测角膜曲率及轴长数据,分析其在屈光不正形成中所占的比例,合理选择个性化定制的非球面镜片,从而保证弱视的治疗效果.

摘要：13.5 nm波长极紫外(EUV)光刻机的分辨率虽然很高,但因波长的减小使其对像差的容忍度降低,有必要研究像差对EUV光刻成像的影响。针对四类典型像差的波前特征,选取对像差最敏感的四种测试图形,研究像差对光刻成像特征尺寸和最佳聚焦点偏差量的影响。在满足焦深要求的条件下,给出各单类像差的最大允许范围,最后将四类像差总值控制在0.04λ内,从仿真分析的角度研究了实际工艺生产对像差的要求,即总像差需控制在0.025λ以内,约0.34 nm。