發(fā)布時(shí)間：2022-02-16 07:25

　　隨著口徑不斷增加,反射式空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)面臨著重量和體積急劇增加、主鏡面形公差要求苛刻、不易折疊展開(kāi)等諸多技術(shù)難點(diǎn)。為探索大口徑輕量化空間望遠(yuǎn)鏡的新型建造方案,突破傳統(tǒng)成像機(jī)理的新型衍射成像技術(shù)得到了越來(lái)越多的研究。衍射成像技術(shù)的主要思路是采用衍射光學(xué)元件（Diffractive optical element,DOE）代替常規(guī)的折射、反射光學(xué)元件作為望遠(yuǎn)鏡的主鏡。衍射光學(xué)元件利用表面微結(jié)構(gòu)圖案對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制,可以在非常薄的基底材料上實(shí)現(xiàn),因此元件的質(zhì)量可以非常輕。然而衍射元件存在多個(gè)衍射級(jí)次,成像過(guò)程只能利用其中一個(gè)衍射級(jí)次。其他非設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射光線(xiàn)如果傳播到像面成為雜散光,會(huì)降低系統(tǒng)的成像性能甚至淹沒(méi)目標(biāo)信號(hào)。此外,空間光學(xué)系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)也必須對(duì)雜散光進(jìn)行嚴(yán)格的分析與控制。因此本文圍繞衍射成像系統(tǒng)中的雜散光特性展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部分:1.研究了加工誤差對(duì)衍射透鏡點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（Point Spread Function,PSF）和衍射效率的影響。結(jié)合二元位相型衍射透鏡的加工工藝,基于標(biāo)量衍射理論建立了刻蝕深度誤差、線(xiàn)寬誤差、掩模對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)衍射透鏡復(fù)振幅透過(guò)率函數(shù)的影響模型。... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的目的與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 衍射望遠(yuǎn)鏡技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 含衍射元件光學(xué)系統(tǒng)的雜散光研究現(xiàn)狀
        1.2.3 成像光學(xué)系統(tǒng)雜散光研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排
第2章 衍射成像系統(tǒng)雜散光研究的基本理論
    2.1 衍射成像系統(tǒng)基本原理
        2.1.1 衍射透鏡成像原理
        2.1.2 衍射元件分析方法
        2.1.3 衍射望遠(yuǎn)鏡消色差原理
    2.2 雜散光分析基本理論與概念
        2.2.1 光能傳遞模型
        2.2.2 表面散射模型
        2.2.3 成像光學(xué)系統(tǒng)的雜散光分析與測(cè)試
    2.3 本章小結(jié)
第3章 加工誤差對(duì)衍射透鏡點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的影響
    3.1 加工誤差對(duì)衍射透鏡振幅透過(guò)率的影響
        3.1.1 二元衍射透鏡制作工藝
        3.1.2 加工誤差對(duì)衍射透鏡相位分布函數(shù)的影響
    3.2 大口徑衍射透鏡焦面衍射場(chǎng)數(shù)值計(jì)算
    3.3 加工誤差對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的影響
        3.3.1 刻蝕深度誤差
        3.3.2 線(xiàn)寬誤差
        3.3.3 掩模對(duì)準(zhǔn)誤差
    3.4 四臺(tái)階衍射透鏡點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與衍射效率測(cè)試實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 四臺(tái)階衍射透鏡誤差量化
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)樣片點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測(cè)試與仿真計(jì)算結(jié)果比較
    3.5 本章小結(jié)
第4章 衍射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的鬼像特性
    4.1 鬼像來(lái)源
    4.2 折、衍混合成像系統(tǒng)鬼像快速分析方法
    4.3 衍射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)的鬼像分析
        4.3.1 樣機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與模型
        4.3.2 樣機(jī)系統(tǒng)的鬼像分析結(jié)果
        4.3.3 樣機(jī)系統(tǒng)的鬼像驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    4.4 衍射望遠(yuǎn)鏡鬼像抑制措施探究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 衍射元件多級(jí)衍射對(duì)系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)的影響
    5.1 折、衍混合成像系統(tǒng)傳遞函數(shù)計(jì)算方法
        5.1.1 折、衍混合成像系統(tǒng)MTF計(jì)算方法與流程
        5.1.2 不同計(jì)算方法下MTF對(duì)比
    5.2 衍射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)計(jì)算實(shí)例
    5.3 提高衍射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)傳遞函數(shù)的措施
        5.3.1 提高主鏡臺(tái)階數(shù)目
        5.3.2 主鏡中心制作成多臺(tái)階
        5.3.3 色差校正透鏡中心制作成多臺(tái)階
    5.4 本章小結(jié)
第6章 衍射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對(duì)軸外雜散光的抑制特性
    6.1 衍射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)的光機(jī)模型
    6.2 樣機(jī)系統(tǒng)的PST分析
    6.3 樣機(jī)系統(tǒng)的雜光系數(shù)計(jì)算
    6.4 樣機(jī)系統(tǒng)的雜光系數(shù)測(cè)試
    6.5 衍射望遠(yuǎn)鏡的雜散光抑制措施探究
    6.6 小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文的主要研究工作
    7.2 本文的創(chuàng)新之處
    7.3 本文的不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微結(jié)構(gòu)薄膜望遠(yuǎn)鏡研究進(jìn)展分析[J]. 楊偉,吳時(shí)彬,汪利華,范斌,羅先剛,楊虎.  光電工程. 2017(05)
[2]高衍射效率衍射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/加工及成像性能測(cè)試[J]. 王若秋,張志宇,國(guó)成立,薛棟林,張學(xué)軍,劉華.  光子學(xué)報(bào). 2017(03)
[3]Effects of fabrication errors on diffraction efficiency for a diffractive membrane[J]. 王若秋,張志宇,國(guó)成立,薛棟林,張學(xué)軍.  Chinese Optics Letters. 2016(12)
[4]用于太空望遠(yuǎn)鏡的大口徑薄膜菲涅爾衍射元件[J]. 張健,栗孟娟,陰剛?cè)A,焦建超,劉正坤,徐向東,付紹軍.  光學(xué)精密工程. 2016(06)
[5]拼接菲涅耳透鏡子鏡失調(diào)誤差分析[J]. 汪利華,吳時(shí)彬,楊偉,任戈.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(07)
[6]點(diǎn)源透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)精度標(biāo)定與分析[J]. 李朝輝,趙建科,徐亮,劉峰,郭毅,劉鍇,趙青.  物理學(xué)報(bào). 2016(11)
[7]光學(xué)系統(tǒng)彌散斑參數(shù)的測(cè)試[J]. 李坤,陳永權(quán),趙建科,段亞軒,李巧玲,潘亮,龍江波,張海洋.  光學(xué)精密工程. 2015(09)
[8]大口徑衍射望遠(yuǎn)系統(tǒng)公差分析及測(cè)量[J]. 劉華,盧振武,閆勇.  光子學(xué)報(bào). 2013(10)
[9]基于Code V和Tracepro的成像光學(xué)系統(tǒng)一階鬼像分析方法[J]. 梅超,周泗忠,張恒金,段晶,姜?jiǎng)P.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[10]波帶片衍射成像技術(shù)在對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星中的應(yīng)用[J]. 劉韜,周一鳴,王景泉,梁巍.  航天器工程. 2012(03)

博士論文
[1]衍射光學(xué)系統(tǒng)雜散光研究[D]. 殷可為.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2014

碩士論文
[1]含衍射元件的高功率激光裝置中的鬼像分析[D]. 留浩飛.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3627619