摘要：为了寻找新的变倍补偿方式并降低设计变焦距系统时对经验的过分依赖,提出了一种光焦度分配及变焦补偿方法。首先以组元之间的间隔为初始量,把组元的运动形式作为自由量,通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式。这种方法在一定程度上降低了变焦系统光焦度分配的难度,同时为探寻新的变焦运动方式提供了新的思路。为了验证该方法的可行性,以三组式变焦系统为例,在同一指标下得到了4种不同的变焦运动方式。比较几种运动形式后认为三组全动型变焦方式为最优变焦方式。计算结果表明,得到的4种变焦方式的计算结果和优化后的结果都很接近,验证了该方法的准确性。

摘要：分析了对称双屏频率选择表面(FSS)结构如何实现Butterworth型FSS和获得"平顶"和"陡截止"的"矩形化"滤波特性。结合平面波展开法与互导纳法,给出了缝隙阵列导纳和缝隙阵列之间的互导纳。以Y孔形单元为例,数值计算并分析了FSS屏与中间电介质对Butterworth型FSS的影响;然后在500 mm×500 mm聚酰亚胺基底镀15μm铜膜,制作出Y孔型FSS并将其粘贴于介质两侧。用自由空间法测试其传输特性,测试结果与仿真结果基本一致。当中间电介质电厚度为2.15 mm,单元周期为7.2 mm×6.235 2 mm,臂长为3.6 mm,臂宽为0.8 mm时,双屏FSS的互导纳与单屏FSS导纳的实部相等,从而得到Butterworth型FSS。当FSS单元周期增加0.6 mm,3 dB带宽由3.5 GHz缩减为2.1GHz时,截止度增加。分析认为,对称双屏Butterworth型FSS的设计应遵循以下原则,即在满足谐振尺寸的前提下采用无加载孔径型单元且单元周期小于0.4λ,其缝隙长宽比应小于5.5,中间电介质电厚度约为0.1λ。

摘要：提出了将分形理论应用于频率选择表面(FSS)设计,使单屏FSS具有多频谐振特性,以进一步满足现代通信设备对多频带及集成化的要求。首先,以结构对称、抗交叉极化特性好的Y孔单元为例,经过递归、迭代产生二阶Y孔分形单元,给出计算单元几何分布的公式。然后,结合Floquet周期条件,应用全波周期矩量法得到描述FSS表面电流分布的电场积分方程,定量分析了入射电磁波在不同极化方式下Y孔分形FSS单元的极子长度、孔径宽度等结构参数及排布方式对其频率响应特性的影响。最后,采用成熟的镀膜、光刻工艺制备Y环分形FSS样件并在半电波暗室进行FSS传输特性测试。结果表明,第一谐振波长的经验估算值约为0.79×(4倍极子长度),孔径宽度W由1mm增至1.5mm时,带宽展宽了650MHz,角度稳定性对单元排布方式较敏感。得到的测试结果与数值结果一致,表明单屏分形FSS具有多频谐振的特性,其透过率及-3dB带宽均可通过参数优化满足工程应用基本要求。

摘要：利用分形结构的自相似性将分形理论应用于频率选择表面(FSS)领域即可使在单屏FSS上具有多频段带通滤波的特性,结合Floquet周期边界条件,采用矩量法研究了二阶Y环分形FSS在不同入射角度下迭代比例因子F及单元排布方式对频率响应特性的影响规律,给出谐振频率的经验估算值.计算及实验结果表明,FSS的谐振频率主要由迭代比例因子及起始单元尺寸决定,而透过率及-3dB带宽则对排布方式的改变较敏感.实验结果与理论分析一致。

摘要：阐述了基于相位差异(PD)的波前传感技术的基本原理,针对该技术的目标函数变量多、非线性程度高等特点,提出了基于遗传算法的相位差异技术。开展了利用相位差异技术实现离轴三反光学系统在不同装调阶段的波前检测,结合干涉检验方法设计了针对扩展目标的相位差异高分辨率成像和相位估计对比实验。通过定量移动高精密平台获得焦面和离焦图像,并将解算的波前图与干涉仪的检测结果进行定量比对,验证了相位差异技术提高成像质量和正确解算波前相位信息的能力。实验结果表明,对于粗装调的光学系统,估算的波前和干涉检验结果偏差的均方根(RMS)值仅为0.0329λ;对于装调完成后的系统,相位差异技术的检测偏差RMS值小于0.013λ。

摘要：将子孔径拼接技术与干涉技术相结合提出了一种新的检测离轴非球面的方法,该方法无需其他辅助光学元件就可以实现对大口径、离轴非球面的测量.对其基本原理进行了分析和研究;并基于齐次坐标变换、最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;开发了子孔径拼接检测非球面的算法软件,并设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置;利用综合优化的拼接模型对一口径为376×188 mm2的离轴非球面进行了拼接干涉测量,通过子孔径拼接算法得到了精确的全口径面形分布;且对该非球面进行零位补偿测量,其全口径面形与拼接全口径面形是一致的,面形分布的PV值和RMS值的偏差仅为0.047λ和0.006λ.从而提供了除零位补偿检测外另一种定量测试大口径非球面以及离轴非球面的手段.

摘要：增加激光导星的散射层采样厚度可以提高波前探测器的探测能量,但是存在探测光斑弥散问题。针对该问题,分析并设计了动态聚焦系统。首先分析了采样厚度对波前探测能量的影响,结果显示,波前探测能量随着采样厚度非线性增大,当采样厚度为4 km、激光脉冲能量为10 m J时,望远镜子孔径接收到的光子数为120,满足探测精度要求。然后分析了光斑弥散对波前探测精度的影响,当采样厚度为4 km时,波前探测误差约为0.5λ,探测误差较大。为了实现精确探测,依据分析结果设计了动态聚焦系统,将聚焦反射镜的移动距离由111 mm缩小到100μm、移动速度由4200 m/s降低到3.8 m/s,满足应用需求。最后利用Zemax软件进行优化,结果表明,对于4 km采样厚度,光学系统均能实现理想成像。

摘要：为满足空间遥感光学系统结构紧凑、体积小以及高分辨率的需求,提出了一种长焦距紧凑型光学系统的设计方法。基于高斯光学和初级像差理论,创建了同轴四反射镜系统的初始结构,通过视场偏置的方法避免二次遮拦。对设计的大口径超长焦距同轴偏视场四反射光学系统进行优化,系统口径1 800mm,有效焦距25 000mm,全视场角1°×0.1°。设计结果表明,系统设计波像差优于λ/50(λ=632.8nm),全视场相对畸变小于0.4%,光学筒长仅为有效焦距的1/10,结构简单紧凑,像质接近衍射极限,对大口径超长焦距空间遥感光学系统的设计具有一定的借鉴作用。

摘要：在准光学系统中,频率选择表面(FSS)主要作为高效分离准光学高斯波束的无源滤波器运用于多频率信道。利用分形结构局部与整体的自相似性将分形理论应用于FSS领域,将分形结构作为FSS的周期单元使单屏FSS具有多频谐振的特性,从而实现简易、多频无源带通滤波器件的设计。以常见的十字单元为例,经过递归产生二阶十字分形单元,结合Floquet周期理论和边界条件应用矩量法对分形FSS的传输特性进行理论分析与设计,获得在准光学波段58GHz和145GHz处谐振的单屏FSS,谐振频率的透射率均大于95%。通过分析改变分形FSS的结构参数对其传输特性的影响,得出二阶十字FSS的第一谐振频率f1主要由原始单元臂长L1决定而第二谐振频率f2对迭代单元臂长L2较敏感,f1的传输特性较稳定的设计规律。考察了电磁波入射角度与极化方式变化时十字分形FSS频率响应的稳定性。

摘要：利用分形单元的自相似性将分形结构应用于频率选择表面(FSS)领域使单屏FSS具有多频谐振的特性,在各波段实现简易、多频带通滤波器的设计.以易加工的十字单元为例,经过递归、迭代产生二阶十字分形单元,给出描述单元几何分布的公式;应用周期矩量法结合Floquet定理及阻抗边界条件得到描述FSS表面电流分布的电场积分方程,对FSS传输特性规律进行数值分析,采用遗传算法对分形单元参数进行全局优化得到了在9.2GHz和29.4GHz谐振的单屏FSS设计;最后采用成熟的镀膜、光刻工艺制备十字分形FSS样件并在微波暗室进行FSS传输特性测试,理论与实验结果一致.