基于离轴自由曲面的激光通信光学天线设计

• 作者: 亓波 崔占刚 谷茜茜
• 来源期刊: 中国光学
• 学科: 工学
• 关键词: 光学天线设计 大视场 自由曲面 离轴两镜无焦系统
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 原创文章
• 页码范围: 547-557
• 页数: 11页
• 分类号: TP394.1|TH691.9
• 字数: 4205字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CO.2019-0157

摘要

为了提高空间激光通信系统的工作范围,简化光学系统的结构,提出了基于离轴自由曲面的大视场两镜无焦光学天线的设计形式.该光学天线采用无焦结构,无需再使用准直透镜元件,可以极大地简化系统结构,克服了传统聚焦光学天线体积过大、大功率光源情况下焦点处功率密度过高等问题.首先,基于三级像差理论,推导了两镜无焦系统的消像差公式,并对求解结果进行了分析总结.然后,根据求解结果和实际需求设计了一款无焦光学天线,该系统的有效通光口径为100 mm,放大倍率为5倍,波段为500～1 100 nm,全视场角为0.6°,主镜为凹抛物面的一部分,次镜采用XY多项式表征的自由曲面,并用MATLAB对次镜自由曲面面形进行了仿真.结果 表明,光学系统全视场的波像差优于λ/14(λ=500 nm),斯托列尔比大于0.8,系统能量集中度较高,像质接近衍射极限,光学视场相对于传统二次曲面系统增加了26.7％.因此,该种天线结构在激光通信领域具有较强的实用性和很好的发展前景.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	亓波	中国科学院光束控制重点实验室	15	60	3.0	7.0
10	谷茜茜	中国科学院光束控制重点实验室	1	0	0.0	0.0
19	崔占刚	中国科学院光束控制重点实验室	1	0	0.0	0.0