[發明專利]大口徑光子篩空間望遠鏡的寬光譜光學成像系統

無效

• 申請號: 200910199803.3
• 申請日: 2009-12-02
• 公開（公告）號: CN101726838A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 張軍勇;林尊琪;曾夏輝;曹華保;楊朋千;曹婧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B23/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明與空間望遠鏡的光學成像系統有關，特別是一種大口徑光子篩空間望遠鏡的寬光譜光學成像系統。

背景技術

目前國內外空間望遠鏡，考慮到像差平衡，系統多采用非球面折反式結構。此類系統重量過大，發射費用特別高，口徑最大競達到數米，口徑受限使得分辨率受限。以1990年發射的哈勃空間望遠鏡為例，采用卡塞格林光學結構，主鏡直徑2.4米，重817.2千克，分辨率為1弧秒。隨著微加工精度的提高，衍射元件在光學系統中有了大量的應用，特別是光子篩的出現，使得超大口徑空間望遠鏡成為可能。圖1是文獻[App.Opt.2007，46(18)：3706～3708]提出的光子篩空間望遠鏡結構，其基本構成是：光子篩1-1對無限遠物體聚焦成像，中心波長所對應的像平面位于正透鏡1-2的前焦平面上，經過正透鏡1-2準直成平行光，然后經過衍射元件1-3作用到反射鏡1-4上，經反射到非球面鏡1-5上，最后聚焦于光電器件1-6上。該裝置可以實現超大口徑，但實現消色差的光譜寬度只有40納米，說明光譜帶寬沒有得到很好的解決，另外系統的球差、色差也有待于進一步減小。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述現有技術的問題，提出一種大口徑光子篩空間望遠鏡的寬光譜光學成像系統，從而達到既具有大口徑、設備輕便，又具有寬光譜、高分辨率的特性。

本發明的技術解決方案如下：

一種空間望遠鏡的大口徑寬光譜光學成像系統，構成包括大口徑的光子篩，其特點在于，沿光束入射方向在所述的光子篩之后依次是負衍射透鏡、正透鏡、無光焦度的第一諧衍射透鏡、第二諧衍射透鏡和光電探測器件，所述的光子篩用于對無限遠物體聚焦成像；所述的負衍射透鏡用于補償所述的光子篩的色散；所述的正透鏡、無光焦度的第一諧衍射透鏡和第二諧衍射透鏡構成多色光消球差系統；所述的光電探測器件用于記錄成像；上述部件的位置關系如下：所述的光子篩和負衍射透鏡之間的距離為L＝f₁(λ₀)-[-f₂(λ₀)f₁(λ₀)]^1/2，式中，f₁(λ₀)為光子篩)對應中心波長的主焦距，f₂(λ₀)為負衍射透鏡的主焦距；所述的負衍射透鏡位于所述的正透鏡的前焦平面處；所述的正透鏡與無光焦度的第一諧衍射透鏡緊貼；所述的無光焦度的第一諧衍射透鏡位于第二諧衍射透鏡的前焦平面處：所述的光電探測器件位于所述的第二諧衍射透鏡的后焦平面處。

本發明的技術效果如下：

1、本發明的核心是采用諧衍射透鏡增加光譜寬度，做到多色光準確聚焦于所述的光電探測器件上。

2、本發明的另一個核心是采用無光焦度的諧衍射透鏡消球差。

因此，本發明系統具有大口徑、設備輕便、寬光譜和高分辨率的特性。

附圖說明

圖1是現有的光子篩空間望遠鏡的光學結構示意圖

圖2是本發明大口徑光子篩空間望遠鏡的寬光譜光學成像系統的光學結構示意圖

圖3是光子篩的橫截面圖

圖4是負衍射透鏡的結構示意圖

圖5是第一無光焦度的諧衍射透鏡或第二諧衍射透鏡的結構示意圖

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。