高准确度光学系统中材料非均匀性对成像质量的影响.pdf

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1、第42卷第4期光子学报Vo1．42NO．42013年4月ACTAPHOT()NICASINICAApril2013doi：10．3788／gzxb2O134204．0451高准确度光学系统中材料非均匀性对成像质量的影响刘洋舟，李晓彤，岑兆丰，许伟才，尚红波，阮望超(1浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州310027)(2中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，长春130033)摘要：利用Zernike多项式对用Zygo干涉仪测得的离散材料折射率数据进行了拟合，再使用光线

2、光学的方法评价了系统的成像质量．由于材料折射率分布的无规则性，在对包含非均匀介质的实际光学系统的模拟仿真和优化时，需要考虑选取材料不同部位加工成的透镜会对系统成像质量有不同的影响，而且加工好的透镜在装配过程中，绕着光轴旋转不同的角度同样会影响成像质量．通过计算机模拟的方法预先选取材料的最佳部位以及找到最好的装配位置，从而提高了光学系统的性能．关键词：光学设计；非均匀；光线追迹；成像质量中图分类号：0435文献标识码：A文章编号：1004-4213(2013)04—0451—5Influenceo

3、fInhomogeneityofOpticalGlassUsedinHigh。precisionOpticalSystemonImagingQualityLIUYang—zhou，LIXiao—tong，CENZhao—feng，XUWei—cai，SHANGHong_ho。RUANWang—chao(1StateKeyLabofModernOpticalInstrumentation，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)(2StateKeyLabor

4、atoryofAppliedOptics。ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：Inhomogeneityofopticalglassusedinhigh—precisionopticalsysteminfluencestheimagingqualityofthesystem．Thiskindofinhomogeneity

5、canbeexpressedbyZernikepolynomialexpressionwiththediscreterefractive—indexdatameasuredbyZYGOinterferometer，inordertousetheFourthOrderRunge—Kuttamethodforraytracing．DuetotherandomnessofthematerialSrefractive—indexdistribution，usingdifferentpartofonepi

6、eceofsemi—finishedopticalglasstomanufacturelenseswithsameparameterandrotatingmanufacturedlensdifferentdegreesaroundtheopticalaxiswouldinfluencetheopticalsystemSperformance．Keywords：Opticaldesign；Inhomogeneity；Raytracing；Imagingquality通过Schott公司的技术文档了

7、解到目前能够制造0引言出的均匀性较好的光学玻璃的最大折射率偏差不超光学玻璃在加工制造过程中，因为加工工艺等过±0．5×10，这样的准确度对于大多数的光学系因素，使得玻璃折射率会有一定的非均匀性，而这种统都可以看成是均匀的，但对于高准确度光学系统，非均匀性在现有的生产加工条件下是无法避免的．比如光刻镜头、波面干涉仪使用的标准镜等，这种程基金项目：国家自然科学基金(Nos．10875105，60977010)、航空科学基金(No．20090176001)和应用光学国家重点实验室开放基金(NoY1Q0

8、3FQK09)资助第一作者：刘洋舟(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为光学设计．Email：liuyz23@gmail．coin导师(通讯作者)：岑兆丰(1957一)，男，教授，硕士，主要研究方向为光学设计．Email：cenzf@zju．edu．cn收稿日期：2012—07一I9；录用日期：2012—09—29452光子学报42卷度的折射率偏差则会对成像质量产生一定的影响．空间的浪费；随机网格的特点是根据需要任意的设所以在遇到类似成像质量对均匀性要求很高的问题定网格的位置和大小，能够