基于cgh的非球面混合补偿检测及离轴光学系统装调的关键技术研究

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1、-^•_^••,中Lni国�学-院Isof,1/sc学_V,o:.i4l-^•-..,':-.••I,'.'-./ch...二If--:le•••....i.博士学位论文基于CGH的非球面混合补偿检测及离轴光学系统装调的关键技术研究李明作者姓名:指导教师:张学军研究员_中国利•学院长春光学精密机械与救?g研究所学位类别:工学博士学科专业:光学工程泰培养单位:巾斷雜縫鮮麟賴输麵舰2015年5月独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研宄工作所取得的成果。据我所知，除了特别加

2、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：才⑷曰期：学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与

3、物理研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：teif-f'/日期：学位论文作者毕业后去向:工作单位：电话:通讯地址：邮编:Researchonkeytechnologyofhybridnulltestingofasphericmirrorandoff-axisopticalsystemalignmentbasedonCGHByLiMingADisser

4、tationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceinEngineeringChangchunInstituteofOpticsandFineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofScienceMay,2015摘要基于CGH的非球面混合补偿检测及离轴光学系统装调的关键技术研究李明(光

5、学工程)导师：张学军研究员摘要随着空间技术发展，空间相机对地遥感观测要求分辨率越来越高，视场角越来越大，光学系统的口径越来越大，相应的对非球面的应用需求也不断提高，所需非球面元件口径也越来越大。传统两镜反射望远光学系统视场过小，逐渐无法满足空间相机视场角需求，三反射镜消像散(three-mirroranastigmat，TMA)形式的光学系统可解决了两镜反射望远光学系统视场过小的缺点，并实现平像场和高成像质量，其中离轴TMA（简称离轴三反）还具有中频调制传递函数(MTF)高、结构紧凑和杂光特性好等优

6、势，在空间相机中应用越来越广泛。然而非球面口径增大，离轴三反系统的广泛使用，在使系统成像效果更卓越的同时，也给光学制造过程带来了新的困难，其中包括大口径非球面高精度检测和离轴三反光学系统装调。`本文针对大口径非球面高精度检测和离轴三反光学系统装调难题，研究了使用计算全息图(Computer-generatedhologram,CGH)与其他光学元件(或检测方法)混合补偿检测非球面的方法和基于CGH的离轴光学系统装调技术，结合实验室工程型号项目，主要开展了以下工作：1.提出了CGH与辅助球面混合补偿检

7、测方法，构建了基于CGH辅助区域的对准方案，可解决大口径离轴非球面和中等口径凸非球面的零位补偿检测难题，理论分析检测精度优于1/100λRMS。用该方法检测了某120mm直径的凸非球面，在1/50λRMS面形误差情况下与子孔径拼接检测结果一致。并利用该方法检测了某332mm×144mm的长I中国科学院大学博士学位论文：基于CGH的非球面混合补偿检测及离轴光学系统装调的关键技术研究条形离轴凸椭球面。并以此检测原理为基础，提出了CGH与系统主镜混合补偿检测系统次镜的检测方法。2.提出了基于CGH的子孔径

8、拼接检测方法，可检测偏离量较大不能直接子孔径拼接检测的凸非球面，可与上述CGH与辅助球面混合补偿检测方法相互校验，提高检测可靠性。构建了基于CGH辅助区域的对准方案，可实现基于子孔径拼接仪的自动拼接检测。利用该方法同样检测某332mm×144mm的长条形离轴凸椭球面，同CGH与辅助球面混合补偿检测结果一致。3.对离轴三反光学系统装调进行了分析，分别提出针对Cook型离轴三反系统和Rug型离轴三反系统的CGH辅助装调方法：在CGH的指导下完成系统主镜与三镜(或主镜与次镜