毕业论文 空间光通信光学系统设计

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1、毕业设计毕业设计空间光通信光学系统设计专业测控技术与仪器I毕业设计摘要论文主要研究了光学天线系统的设计原理及方法，设计出一套中心波长为1550nm波段的光学天线系统，对设计的系统进行了加工实现、测试及性能分析。本论文的研究内容如下：(1)介绍了光学系统的设计方法，对非球面光学零件应用和光学特性进行了分析。通过对各种常见光学天线的结构、成像质量进行对比分析，本论文确定在该光学天线系统的设计中采用卡塞格伦天线。(2)通过对卡塞格伦天线结构的建模分析和光学设计软件Zemax的应用，优化设计出主镜和次镜均为非球面镜、中心波长为1550nm、视场角为1°的卡塞格伦光学天线，并对卡塞格伦天线离焦对天线

2、发散角的影响、增益、准直特性、成像质量及传输效率进行了分析。(3)利用Zemax优化设计了收发合一的光学天线系统。在系统中，利用分色镜和分束镜实现收发隔离及多光路需求。对各个光学元件的材料进行了分析和选择。关键词：空间光通信光学系统设计光学天线增益偏轴I毕业设计AbstractThedesignprincipleandmethodsofopticalantennasystemshavebeenresearchedinthispaper.Anopticalantennasystemwiththecentralwavelengthlocatedin1550nmhasbeendesigned.T

3、hesystemhasbeenrealizedbymanufactureandtest.Themaincontentsareasfollows:1.Themethodsofopticalsystemsdesignhavebeenintroduced,meanwhile,theapplicationandopticalpropertiesofasphericopticalpartshavealsobeenanalyzed.2.BytheanalysisofCassegrainantennastructureandZemax,the1°fieldangleCassegrainantenna,w

4、hoseprimaryandsecondarymirrorsareaspheric,hasbeendesigned.Itspropertieshavebeenanalyzed,suchasgain,imagequality,collimationcharacteristic,andtransmissionefficiency.3.TheopticalantennasystemintransceiverhasbeendesignedbymeansofZemax.Thesystemcanrealizethefunctionsoftransmitter-receiverisolationandm

5、ulti-lightwaysusingdichroicmirrorsandbeamsplittingprisms.Thematerialsofopticalelementshavebeenanalyzedandselected.Keywords:Spaceopticalcommunication；Opticalsystemdesign；Opticalantenna；Gain；PartialaxisI毕业设计目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题来源及研究目的意义11.1.1空间光通信的优势11.1.2空间光通信的国内外发展现状21.2本文采取的研究路线41.3空间光通信的主要

6、技术指标4第2章空间光通信中光学天线系统设计原理52.1光学系统设计概述52.1.1光学系统设计的发展概况52.1.2光学系统设计的过程52.1.3光学系统初始结构的确定方法62.1.4光学系统设计软件62.2非球面光学零件理论72.2.1非球面光学零件的应用72.2.2二次曲面的数学表达式及光学性质72.3光学天线92.3.1透射式光学天线92.3.2反射式光学天线102.3.3自由空间的传输损耗112.3.4光学天线的增益112.3.5光学天线类型选择122.3.6光学天线系统的设计要求12第3章卡塞格伦天线子系统的设计及性能分析133.1卡塞格伦天线子系统结构参数理论分析133.1.

7、1卡塞格伦天线子系统的镜面组合133.1.2卡塞格伦天线子系统结构参数的确定143.1.3卡塞格伦天线子系统离焦对天线准直的影响173.2卡塞格伦天线子系统性能分析183.2.1卡塞格伦天线子系统的准直特性183.2.2卡塞格伦天线子系统的成像质量分析19第4章光学天线系统的设计214.1光学天线系统技术指标21I毕业设计4.2光学材料的选择214.2.1增透膜选择214.2.2增反膜的选用224.3分色镜和分束镜设计2