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《极紫外光谱仪光学系统的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第9期光学学报Vol.30,No.92010年9月ACTAOPTICASINICASeptember,2010文章编号:02532239(2010)09264606极紫外光谱仪光学系统的优化设计徐挺吕丽军(上海大学精密机械系,上海200072)摘要将平面对称光学系统的像差理论应用于极紫外(XUV)光栅仪器的评价函数,可以得到评价函数关于光学参量的解析表达式。应用合作型协同进化遗传算法来解决多参量评价函数的优化问题,建立了优化程序。应用该程序对XUV摄谱仪系统进行优化设计,并运用光线追迹程序Sha
2、dow对该光学系统进行数值成像计算和比较,研究结果表明发展的评价函数在XUV多元件光栅光学系统优化设计中是十分有效的。关键词光学设计;评价函数;像差;优化设计中图分类号TH744.1文献标识码Adoi:10.3788/AOS20103009.2646OptimizationofOpticalSystemofExtremeUltraVioletSpectrometerXuTingLLijun(DepartmentofPrecisionMechanism,ShanghaiUniversity,Shangha
3、i200072,China)AbstractTheaberrationtheoryofplanesymmetricopticalsystemsrecentlydevelopedisappliedtothemeritfunctionofextremeultraviolet(XUV)gratinginstrumentdefined;consequentlythemeritfunctioncanbeexpressedasafunctionofopticalparameters.Thismeritfunctionofmultip
4、leparametersisoptimizedwiththecooperativecoevolutionarygeneticalgorithms.Theoptimizationprogramissetup,whichisthenusedtooptimizeaXUVflatfieldspectrographsystem;theraytracingcalculationstotheopticalsystemaremadewiththeprogramShadow.Theimagingcalculationsshowthatthe
5、meritfunctionisaveryusefulmeanstooptimizetheXUVmultielementgratinginstruments.Keywordsopticaldesign;meritfunction;aberration;designoptimization1引言弧矢的重合焦平面上才是精确的。另一种像差分析[2]途径是光线追迹解析法,虽然它的像差表达式是在软X射线、真空极紫外(XUV)光谱仪系统精确的,但表达式太过复杂,特别是对于多元件系统中,通常采用反射镜和光栅元件;光学系统一般是具有平
6、面对称的。目前,利用评价函数对此类系统开更是如此。[3]展优化设计的工作很少。其主要原因:1)在XUVM.Koike在关于XUV光栅仪器优化设计中,定义了基于像差均方差的评价函数。但无法得波段光学元件的传输效率一般比较低,且装置比较[4]复杂、昂贵,这对光学元件数目的限制使得它很难实到像差解析表达式,特别是对于多元件系统。因现像常规透镜系统那样自动化设计;2)人们大多应此,他只能先应用光线追迹,计算9条光线的光瞳坐用基于光程函数发展的像差理论[1],这个理论本质标和像坐标,通过解两组9个线性联立方程求出18个像差系数,并将像差
7、系数代入评价函数,计算其上仅适用于单元件系统,而且它的像差表达式仅仅在光线的衍射角等于零、且像平面位于系统的子午、值。利用阻尼最小二乘法,优化光学参量使评价函收稿日期:20090924;收到修改稿日期:20100107基金项目:国家自然科学基金(10775095)和上海市教委创新基金(08YZ14)资助课题。作者简介:徐挺(1984),男,硕士研究生,主要从事XUV光学仪器的优化设计等方面的研究。Email:pinpin@shu.edu.cn导师简介:吕丽军(1963),男,教授,博士生导师,主要从事XUV
8、光学及仪器技术等方面的研究。Email:lulijun@shu.edu.cn(通信联系人)26479期徐挺等:极紫外光谱仪光学系统的优化设计数值达到最小。最近,吕丽军基于波像差的方法发展了一般的[5~7]平面对称光学系统的像差理论。其中的一套像差表达式是精确的,而且比光
