摘要：把变尺度法用于光学优化设计中，同时使用了“逃逸函数”技术，从而实现了光学系统设计的全局优化。在使用逃逸函数时，两个因子Ｈ和Ｗ的确定是能否“逃逸”优化“陷井”的关键。用这种技术借助于Ｃ语言开发的程序成功地设计了一典型的光学系统。

摘要：运用最优化算法,在给定超分辨模型和爱里模型主瓣最大亮度比的斯特列耳比S的条件下,设计出3区振幅型轴向超分辨光瞳滤波器。给出设计模型和实例。结果表明,该超分辨滤波器优越于文献。

摘要：采用CCD显微成像系统对光学系统弥散斑参数进行定量测量,并设计了弥散斑参数的评价算法。首先,给出了弥散斑参数的定义,分析了弥散斑所形成的能量等高线构成的闭合的连通区域,对占总能量80%的区域计算其弥散斑直径。然后,对该区域的边界点进行椭圆拟合,得到弥散斑圆度。提出的方法通过对光学系统在像平面所成的星点像的能量分布的分析,在弥散斑圆度测试中引入了椭圆拟合,减少了CCD噪声和测试环境中的杂光等随机因素对测试结果的影响,提高了测试结果的置信度。实验结果显示:弥散斑直径测试重复性为0.18μm,弥散斑圆度测试重复性为1.65%。提出的方法实现了弥散斑参数的定量测试,满足航天项目中光学系统成像质量控制要求。

摘要：宽视场大相对孔径航空高光谱成像仪已成为航空海洋水色遥感等领域的迫切需求,根据宽视场和大相对孔径的研究目标,采用离轴两镜消像散望远镜和改进型Offner光谱仪匹配的结构型式,设计了一个视场40°、相对孔径1/2.2、工作波段0.4～1.0μm的航空高光谱成像仪光学系统,在传统Offner光谱仪中插入同心弯月透镜来提高Offner光谱仪的相对孔径和成像质量.运用光学设计软件ZEMAX对高光谱成像仪光学系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结构进行了分析.结果表明：光学系统各个波长的光学传递函数在奈奎斯特频率28lp/mm处均达到0.67以上,谱线弯曲和谱带弯曲均小于6.5%像元,便于光谱和辐射定标,完全满足设计指标要求,且体积小、重量轻,适合航空遥感应用.

摘要：为数字式太阳敏感器设计了一种光学系统。从标量的菲涅尔-基尔霍夫衍射理论出发,建立了圆孔结构数字式太阳敏感器的光学系统成像模型,在计算机上实现光学系统的数值仿真,并根据数值仿真的结果进行了光学系统参数的设计。该光学系统参数为:距离4 mm,圆孔半径50μm,孔间距700μm。针对所设计的光学系统,利用太阳模拟器完成了地面实验。实验结果表明,光学系统设计合理,能满足微小卫星对敏感器小型化、高精度的要求。

摘要：设计了一种空间交会对接探测器光学系统。系统根据超焦距原理增大光学景深，通过像方远心光学结构，解决了变化物距下标志灯信号光在CCD成像面上成像质心不稳定的问题，应用改进的库克物镜结构有效地校正了对成像质心位置影响较大的垂轴像差。光学系统光学总长为36mm，系统采用6片透镜元件，全部为球面结构，均为普通商用玻璃，避免了特种玻璃的使用。在800-880nm波段，0．5～130m物距下，系统的光学绝对畸变设计值优于±1μm，视场角探测设计精度近似10”。设计的系统探测精度高，制造成本低，结构紧凑，适用于高精度空间飞行器交会对接领域。

摘要：提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法,基于光学式补偿基础,建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统;建立多个变焦位置,分别对应于不同的工作温度状态;通过优化设计快速发现材料组合,满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70μm波段,焦距650mm,F数为5.6,视场为5.5°的航空CCD相机光学系统,结果表明系统在-40～60℃之间成像均保持良好,调制传递函数下降5%。

摘要：为实现星敏感器在J波段对3等恒星进行全天时高精度探测,采用被动消热差设计方法,根据光学系统与结构材料的热差性能差异,进行匹配优化实现镜头消热差,设计完成了一种大相对孔径全天时星敏感器光学系统。针对恒星在该波段下的指标进行分析,确定光学系统焦距为84 mm,F数为1.4,工作谱段范围为1.1~1.4μm,视场角为8.4°。在光学系统设计过程中选取常用光学材料和镜筒材料,通过改变各透镜形状,合理匹配各镜片之间的光焦度,从而实现被动补偿无热化设计。优化设计完成后的光学系统在高低温(-40℃~+60℃)及真空条件下,当离焦0.02 mm后,弥散斑尺寸优于30μm,色畸变小于0.018 mm。星敏感器内部采用表面发黑处理,遮光罩采用非等间距布局设计,表面采用一款具有较高太阳吸收率的SB-3A国产消光漆进行涂黑,可以在保证效果的情况下有效减轻重量,遮光罩内档光环采用16°斜角,可以保证较好的杂散光抑制能力。利用Tracepro软件对光机系统的杂散光进行了仿真分析,分析结果表明,视场内由目标产生杂散光是目标强度的3×10^(-5),视场外杂散光强度由10^(-2)量级迅速下降,18°以外杂散光强度为视场外强光的10^(-4)以下。地面观星试验实现了对3等星全天时探测,验证了该光学系统设计的合理性。

摘要：以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象,利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合,分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项;信标光的透射相移的主要像差包含离焦项和主球差项,而主球差的引入主要是由于在激光入射区域边界上轴向温度分布的不均匀性。利用像差比率γnm直观反映入射激光的吸收功率与反射激光和透射信标光的像差的关系,对入射激光而言,其离焦比率γ20=0.0393;对信标光而言,其离焦比率γ20=-0.0011,主球差比率γ40=-0.0033。

摘要：面向甚高精度微型星敏感器在商业卫星以及中低轨资源勘探卫星的实际应用需求,开展了甚高精度微型星敏感器光学系统设计与验证研究。基于甚高精度微型星敏感器姿态测量精度要求,完成了光学系统技术指标论证工作,具体包括:根据材料透过率与折射率,给出了适用于轻小化镜头的工作波段;根据恒星像点的弥散特性,给出了适用于高精度质心提取的高斯半径;根据黑体辐射定律与探测器参数,给出了适用于提取6.5等星时所需通光口径;根据恒星色温与星等之间的关系,并结合蒙特卡洛方法,给出了最佳工作视场大小。基于光学系统指标论证方法,确定了光学系统设计参数,并依次实现了光路设计以及像质分析,结果表明:在-40~60℃工作温度区间内,其星点质心偏移不超过0.05μm,且弥散斑尺寸变化量不大于1μm。基于设计甚高精度微型星敏感器光学系统,开展了标定测试、外场观星以及耐辐射测试,结果表明:系统标定精度为0.6″,外场测量精度为1.5″(3σ),外场测量下可探测极限星等为6.51等星,累计60 krad(Si)辐射下可探测极限星等为6.01等星,进一步验证了所设计光学系统的精度以及可靠性,可为甚高精度微型星敏感器的工程应用提供理论基础与技术支持。