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三反射镜光学系统的计算机辅助装调技术研究

杨晓飞  
【摘要】:计算机辅助装调技术是随着光学系统发展而发展起来的技术。本文首先介绍了计算机辅助装调技术发展背景,国内外计算机辅助装调技术的发展历史及发展现状。总结了用于计算机辅助装调技术中的光学检测手段以及该技术的优化算法,分析了进行计算机辅助装调技术的重要性和必要性。 本文主要是针对三反镜光学系统来进行计算机辅助装调技术的研究。基于线性代替非线性。差商代替微商的思想,对计算机辅助装调技术建立了数学模型。这个模型包含光学系统的特性、光学系统出瞳波面像差以及失调光学系统的失调量这三个方面的内容。 数学模型中各个参数的数据获取。确定的光学系统将唯一地确定一个灵敏度矩阵,它反映了补偿器单位位移或者单位转动其对光学系统的像差贡献。建立了Zernike 系数与初级波像差的关系,失调光学系统的出瞳波面处的像差由自准干涉法获得,数据由Zernike 系数表示。 完成逆向优化算法的研究。采用阻尼最小二乘法与奇异值分解的方法来求解失调量。阻尼最小二乘法收敛稳定,奇异值分解法对初始条件要求低。这两者结合,可以准确快速地求得失调量。通过对干涉测量数据的误差分析,确定了阻尼因子加入的原因及方法。此算法优于光学设计软件CODEV 中的装调软件包。 完成对三种三反镜光学系统的计算机辅助装调计算,创建三种实用的装调工艺方法。一种是灵敏度矩阵条件数法,这种方法降低灵敏度矩阵的维数,降低模方程的求解难度,增加求解的准确性;第二种是像差逐项优化法,这种方法直接对出瞳波面表现出的主导像差进行消除,比较简单易操作;第三种是分组补偿器法,这种方法可以充分利用调整机构进行装调。 采用像差逐项优化法,成功地装调了焦距为6m 口径600 mm 的离轴三反镜光学系统。最终,检测波长等于632.8nm 时, 0。视场的RMS 值达到0.094


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