摘要：针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型。主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可使用“-、+、-”结构形式的高、中、低相对色散材料的透镜组合作为主镜结构,此时主镜的残余像差较小,采用场镜降低中继镜组光线高度以及非球面矫正球差等方法平衡主镜残余像差。最后开展实例设计,对提出的小型化设计思想进行验证,设计了中波波长3.7~4.8μm、长波波长7.7~9.5μm的共光路双波红外小型光学系统,总长不大于135 mm,结构小巧紧凑,光学传函接近衍射极限,工作温度范围-40~60℃,且对温度不敏感。实现了基于二次成像结构光学指标分配模型的中长波共光路小型化光学系统分析及设计,满足中长波共光路小型化光学系统需求。

摘要：波前编码技术能扩大非相干光学成像系统的景深。根据传统相位掩膜板的设计原理,从两个方面对原有的相位掩膜板表达式进行扩展。由此提出了两种新的设计方案:“多项式”方案和“高次方”方案。前者是在原有的公式中加入了x平方项,而后者是将原有的高次方指数拓展到小数形式。将这两种新系统进行模拟计算,得到了相关的调制传递函数(MTF)数据和三维图,结果显示MTF随离焦量变化很小(当u=1时,均方差分别为0.0027和0.0021),而且不会出现零值,跟传统方案MTF差值分别在0.05和0.04以内。由此说明新方案也能实现扩大光学系统景深的目的。

摘要：针对目前单模光纤耦合使用球面透镜存在较大像差、影响耦合效率的问题,提出了一种利用双高斯透镜作为耦合透镜消除像差、提高耦合效率的方法。双高斯透镜的特殊结构可以使得在使用球面镜时很好地消除包括球差在内的大部分像差。利用ZEMAX光学设计与仿真软件设计优化了一种用于780 nm波长、5μm模场直径单模光纤的双高斯耦合透镜,经过计算,其成像质量的评价函数达到10^(-5)量级,耦合效率达到82.07%。为单模光纤耦合透镜的设计和使用提供了一种新的思路。