摘要：随着电子束在先进精密制造技术行业的广泛应用,对电子束束斑的质量表现出更高的需求。在工业电子枪中,为了提高电子束的束斑质量,针对电子束加工过程中产生的椭圆形畸形,提出四极磁场消像散技术。先设计四极磁场线圈方案,建立四极磁场线圈几何模型,然后利用COMSOL仿真,探究四极磁场的消像散效果与消像散线圈内径、厚度、电流之间的规律。四极磁场电流增大时,线圈的中心磁场强度增大,消像散线圈的消像散效果增强;四极磁场内径增大时,线圈的中心磁场强度减小,且磁场的均匀度和对称性会降低,消像散线圈消像散效果降低;四极磁场厚度增大时,线圈的中心磁场强度减小,对电子束的轨迹与束斑进行仿真模拟,厚度增加时,电子束在线圈中运动时间较长,所以消像散线圈消像散效果反而增大。

摘要：本文根据像差理论,开发了一种计算次镜外反射的Offner型自由曲面棱镜光谱仪初始结构的算法。通过光线追迹获得光线在次镜外反射Offner型光谱仪各光学表面传播的公式,该公式可以确定光学元件的结构参数。应用轴外细光束像散理论分析系统产生的像散,并设定合理阈值作为结构算法的判断依据。在Matlab中迭代优化出符合设计要求的初始结构,使用Zemax软件对获得的初始结构进行优化。为验证算法效果,本文设计了光谱范围为380~780 nm,数值孔径为0.15,光谱分辨率为6 nm的自由曲面棱镜光谱仪的初始结构。在Zemax中完成优化后系统可达到设计指标且谱线弯曲和色畸变均优于0.1 pixels。设计结果表明采用本文算法可以快速计算出符合要求的初始结构,大大简化了后续优化的复杂程度。

摘要：理论分析了准直镜和聚焦镜采用球面面型的Czerny-Turner光谱仪系统中由消像散条件引起系统发生光路与结构件干涉的现象。为了在设计阶段就克服这种干涉问题,提出了Czerny-Turner结构的防干涉设计条件。结合消像散条件及光路结构防干涉条件,总结出了Czerny-Turner光谱仪消像散优化和结构优化的设计步骤,提出了准直镜入射角θC和聚焦镜入射角θF的选定准则。对根据总结的设计步骤及入射角选定准则设计的光谱仪系统进行了光线追迹法验证,发现其既能满足消象散条件又不会发生光路与结构件的干涉现象,能满足航天遥感对其宽谱段、高分辨率的要求。

摘要：针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势，设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例，设计了一款谱段为300～900 nm、物方数值孔径0.08的小型光谱仪。该光谱仪采用折叠光路结构以减小尺寸，添加柱透镜以消除整个谱段的像散。结果表明：该光谱仪结构简单紧凑，体积小，实现了宽谱段的消像散，全谱段光谱分辨率优于0.5 nm。

摘要：空间环境的恶劣经常导致航天相机的成像平面偏离焦平面产生离焦,从而影响遥感成像质量。本文针对某航天离轴三反消像散多光谱相机设计了一种调焦系统对成像平面的离焦进行有效补偿。首先,分析了相机的离轴三反消像散光学系统和CCD焦平面的特点,确定调焦方式并阐述调焦系统工作原理。然后,介绍了调焦系统构成以及调焦控制器环境适应性、步进电机力矩选择、调焦传动机构的设计参数和位置编码器,推导出了调焦精度与调焦机构参数及编码器分辨率的关系,分析了调焦系统所能达到的调焦精度。最后,通过调焦系统测试了调焦行程内CCD焦平面直线位置与编码器码值的对应曲线。对闭环控制方式测试数据的计算分析显示,闭环调焦精度在3σ情况下为±3.11μm,满足相机调焦控制精度±10μm的要求。

摘要：分析了衍射光学半导体激光器线阵消像散准直器误差的来源 ,推导了相应的计算公式 ,并对设计制作的准直器进行了误差计算与分析 ,指出减小误差的措施。

摘要：针对数字可调光源输出能量较低的问题,提出一种改进型Offner凸面光栅光谱辐射定标光源光学系统的设计方法。基于光线追迹原理,理论推导Offner型光谱成像结构狭缝和像散的关系,利用双柱面透镜对Offner型光谱成像系统大狭缝下的残余像散进行补偿。使用所提方法设计了光谱范围为500~800 nm,狭缝长度为0.4 mm的传统Offner光谱成像系统和狭缝长度为8 mm改进型Offner光谱成像系统。结果表明:改进型Offner光谱成像系统具有良好的成像质量,全视场点列图方均根(RMS)半径小于8.1μm;系统沿Y方向RMS半径小于6.7μm,在一个像元尺寸内;谱线弯曲为单像元尺寸6.2%、色畸变为单像元尺寸5.8%,消除了谱线重叠和谱线偏移现象。设计方法对提高遥感仪器的光谱辐射定标精度具有一定的研究意义和工程价值。

摘要：飞行训练模拟器广角无限显示系统是飞行训练模拟器的重要组成部分,其设计质量直接影响到飞行模拟器的性能.而广角无限显示系统中准直镜和背投屏的面形是决定广角无限显示系统成像质量的关键因素,因此,准直镜和背投屏的设计成为研制广角无限显示系统的关键.针对设计适用于双座飞机飞行模拟的广角无限显示系统的技术要求,讨论了零视场消像散条件,选取可保证零视场像散为零的镯形面作为准直反射镜的面形,确定了准直镜的尺寸;以弥散斑最小为原则,通过反向光线追迹得到了背投屏的面形和位置,最后进行了准直精度计算.设计的广角无限显示系统可达到水平视场180°,垂直视场45°,已用于飞行训练.

摘要：运用像散原理和理想光源成像原理,讨论了半导体激光器消像散设计.提出了一种基于消像散的高亮度半导体激光器光纤耦合系统的设计方法.以波长为808nm,输出功率为10W的半导体激光器的光纤耦合为例,给出了详细的计算方法和设计步骤.结果表明:采用该方法将半导体激光器光束耦合入数值孔径为0.22,芯径为50μm的光纤中,耦合后输出功率为9.712W,耦合效率为97.12%,功率密度为1.1224×106 W/cm2.该方法不仅原理简单,而且设计的耦合系统耦合效率高、体积小,具有较强的实用价值.

摘要：从全息凹面光栅像差理论出发,考虑到扫描平场光谱仪的结构特点,推广全息凹面光栅优化设计的基本方程使之适用于扫描平场全息凹面光栅(SFHCG),且用在光栅扫描角范围内和在谱面上取点求和来代替复杂的积分运算,简化设计程序。给出一消像散SFHCG的设计实例和用这块光栅所做的实验结果。