【摘要】：成像光譜儀是在光譜遙感的基礎(chǔ)上,逐步發(fā)展起來的一種新的遙感儀器,可以同時(shí)獲得目標(biāo)的空間信息與光譜信息,在軍事領(lǐng)域與民用領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用。其前置望遠(yuǎn)系統(tǒng)承擔(dān)著對目標(biāo)景物成像的重要作用,是儀器收集光能量和信息數(shù)據(jù)的重要組成部分。隨著成像光譜儀的發(fā)展,對前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)的要求也越來越高。梯度折射率透鏡由于其介質(zhì)折射率呈特殊規(guī)律變化而具有均勻介質(zhì)透鏡所不具備的光學(xué)特性質(zhì)量特性。將梯度折射率透鏡運(yùn)用于成像光譜儀的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)中,既可以提高系統(tǒng)的像質(zhì),增大系統(tǒng)的視場,同時(shí)簡化了系統(tǒng),使光學(xué)系統(tǒng)更加輕量化本文討論了前置成像系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)與成像特性;基于梯度折射率光學(xué)設(shè)計(jì)理論,分析軸向梯度折射率透鏡的像差特點(diǎn);闡述了軸向梯度折射率透鏡的設(shè)計(jì)方法,并設(shè)計(jì)了符合系統(tǒng)使用要求的軸向梯度折射率透鏡。最終完成了焦距為700mm、通光口徑為135mm、視場為1.6°、光譜范圍0.4~1.0μm的長焦距、寬光譜望遠(yuǎn)物鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),成像質(zhì)量良好。系統(tǒng)采用折反式結(jié)構(gòu)與軸向梯度折射率元件相結(jié)合的方式,提高了成像質(zhì)量。整個(gè)系統(tǒng)除主次鏡反射鏡外僅有兩片透鏡,保證了光學(xué)系統(tǒng)的輕量化。
【圖文】：

早在梯度折射率材料能夠被的光學(xué)現(xiàn)象并展開了研究。的物理學(xué)家麥克斯韋就提出了一種 1.1），其折射率以球心為中心，折史上第一次成功研制出梯度折射率由明膠制成，可以使光線發(fā)散或會材料的優(yōu)勢性能，但為之后梯度光徑向梯度折射率模型[6]等等。但限于實(shí)際應(yīng)用的研究階段。

在梯度折射率理論方面，，劉德森等[13]編著的《纖維光學(xué)》、《變折射率介質(zhì)的物理基礎(chǔ)》與喬亞天的《梯度折射率光學(xué)》等著作，為我國梯度折射率光學(xué)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。今天，梯度折射率(Gradient index, GRIN)元件已經(jīng)成為一類不可或缺光學(xué)元件。梯度折射率元件是主要依靠介質(zhì)折射率的非均勻分布來實(shí)現(xiàn)各種光學(xué)功能的光學(xué)器件。相比于均勻介質(zhì)光學(xué)元件，梯度折射率元件可以改變其折射率分布，從而擁有許多面型復(fù)雜、工藝成本高的均勻介質(zhì)元件才具有的特殊光學(xué)性能。例如，一塊球面軸向梯度折射率透鏡，可以擁有非球面透鏡的像差校正能力，而不必使用非球面加工工藝；一塊徑向梯度折射率平行平板，可以對光線起到發(fā)散或匯聚的作用，而不必使用球面加工；一個(gè)層狀梯度折射率僅加工出平板，就可以擁有一個(gè)柱面鏡的一維放大作用等等。應(yīng)用方面，如圖 1.2 所示，軸向梯度折射率透鏡主要在光學(xué)系統(tǒng)成像之中校正像差，是光學(xué)設(shè)計(jì)很有潛力的發(fā)展方向；徑向梯度梯度折射率在光通信、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)等方面發(fā)揮較為重要的作用，有著廣闊的應(yīng)用前景；而球面梯度折射率因其幾何形狀、成像特點(diǎn)、加工成本方面的優(yōu)勢，在微小光學(xué)中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH74

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1 陳瑞芳;;用離子交換法制作梯度折射率材料[J];光學(xué)儀器;1990年06期

2 許志庚;廖廷O

本文編號：2583432