二元光学透镜在长焦距宽谱段光学系统中的应用

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1、第38卷第12期激光与红外Vo1．38，No．122008年12月IASER＆INFRAREDDecember，2008文章编号：1001—5078(2008)12—1252-03·光学元件与材料·二元光学透镜在长焦距宽谱段光学系统中的应用梁士通。，一，杨建峰，李湘眷，白瑜，王洪伟(1．中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：分析了二级光谱的成因以及消二级光谱的条件。介绍了二元光学器件的阿贝数和相对色散与普通光学玻璃的差别。并将二元光学面刻画在透镜的表面，

2、在校正系统初级像差的同时，实现了系统的复消色差。该系统结构简单、质量轻，可用于小型长焦距望远系统中。关键词：光学设计；二级光谱；长焦距；二元光学中图分类号：TB133文献标识码：AUseofBOLinLongFocal—wideBandsOpticalSystemLIANGShi．tong，YANGJian．feng，LIXiang-juan，BAIYu，WANGHong．wei’(1．XianInstituteofOpticsandPrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences

3、，Xian710119；2．GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences，BeOing100039，China)Abstract：Thetheoryofsecondaryspectrumwhichexistsinlongfocal·widebandsopticalsystemsisintroducedinthispaperandthequalificationsneededtoeliminatearealsoanalyzed．BOLdevicesandordinaryoptic

4、algla~shavedifer—entAbbenumberandrelativeabe~ation．BychiselingaBOLonasurfaceofalens，aapochromatiesystemiseom—posed，whichactualizesthesystemSapochromatism，aswellasrevisingprimaryabe~ation．Experimentalresultsshowthatthesystemischaracteristicofsimplestructureandlig

5、htweightandcanbeusedinmini-longfocaltelescopesys·-tems．Keywords：opticsdesign；secondaryspectrum；longfocal；BOL1引言2复消色差的基本原理在航天用遥感或观测用光学成像相机中，一般2．1二级光谱都要求具有比较高的地表分辨率，也就是要求成像对于一光学系统，如其以对A和A两种色光系统具有大的相对孔径，同时具有比较长的焦距。校正了位置色差，则他们会在光轴上交于一点，而该对于此类相机，应用比较多的是折反和反射系统，因点相对于第

6、三种色光A的轴上像点不交于一点，两为反射系统可以避免折射式光学系统产生的二级光点之间有一差异△这个差异就是二级光谱。谱，而二级光谱对于折射式光学系统是很难校正的。二级光谱值由下式决定：对于折射式光学系统二级光谱的研究，国内外已经=厂㈩有相当深入的探讨。比较常用的方法有利用特种玻璃消二级光谱，或利用二元光学透镜(binaryoptical作者简介：梁士通(1984一)，男，硕士研究生，主要研究方向为lens，BOL)消二级光谱。本文将着重论述利用BOL光学设计和深空探测。E—mail：liangshitong@yahoo

7、．con．cn消二级光谱的原理和具体应用。收稿日期：2008-06-30激光与红外No．122008梁士通等二元光学透镜在长焦距宽谱段光学系统中的应用1253式中，PⅢ，是第一种玻璃的相对色散和阿贝数；阿贝数分别为：P，：是第二种玻璃的相对色散和阿贝数为系砌)==1+(8)统总焦距。式(1)中，P~qa3是部分色散n一n。与中部色散A1A2：一(＼9)，c—rgLns一的比值：=(10)PAIA3=一(＼2)／nc—nt式中，，分别是,材料对成像波段的短波和长波由式(1O)可以看出：BOL因衍射产生的相对色散与光学材料

8、因折射而产生的相对色散情况有很大段的折射率。从式(1)可以看出，校正二级光谱其实就是在不同，在相同的成像波段，大部分折射材料在蓝光波段的末端表现出较大的部分色散，向红光波段逐渐系统焦距一定的情况下使最小，也就是减小，而BOL的相对色散与之相反；BOL的色散与玻璃材料无关，仅与波长有关，这与折射材料也是有找到合适的玻璃。很大区别的。