[發明專利]一種大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統

有效

• 申請號: 201711377422.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108181699B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 梁丹華;趙延仲;張來線;單聰淼;郭惠超;張廷華;李迎春;任建迎;張天齊;陳建彪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明公開了一種逆向調制貓眼光學系統，采用簡單易加工的六片球面鏡，根據特定的需求通過參數優化設計，可得到大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統，保證對大入射角的光束具有良好的調制效果；同時可接近衍射極限，保證了系統良好的原路返回特性；還保證了F數小，可以實現與小尺寸調制器相匹配，保證了整個系統的調制對比度，具有較好的鏈路穩定性；另外，本系統還具有波前畸變小、能量集中度好的優點，因此，可廣泛應用于逆向調制激光通信的領域，具有體積小、適用性強、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于自由空間激光通信技術領域，具體涉及一種大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統。

背景技術

逆向調制貓眼光學系統是逆向調制器的接收/發射天線，決定了其貓眼逆向調制器的增益，其性能直接關系到逆向調制器鏈路的穩定性，對構建高速激光通信網絡具有重要意義。設計結構合理的逆向調制貓眼光學系統是貓眼逆向調制器的關鍵。大視場保證了光學系統對大入射角的光束具有良好的調制效果，接近衍射極限保證了系統良好的原路返回特性，基于此，本發明設計了大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統。目前國外對于貓眼光學系統設計進行研究的國家主要有美國和瑞典，美國海軍研究室設計了折射式衍射極限貓眼光學系統，該系統視場角30°，焦平面尺寸1.4cm，有效F數為F/2。瑞典防御研究署設計了一個逆向調制貓眼光學系統，實現了口徑12mm，有效焦平面長度為13.3mm，視場角18°。但是這兩個光學系統均使用非球面鏡結構，導致成本高昂、加工困難，不利于廣泛使用。國內對于貓眼光學系統的研究主要集中在光學系統參數對貓眼效應反射光強的影響，對于貓眼光學系統的設計等內容尚未有實用報道。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統，在所有鏡片均采用簡單易加工的球面鏡的條件下，還能使得系統同時具有接近衍射極限、大視場以及F數小的特點。

一種逆向調制貓眼光學系統，包括沿光軸從物面到像面依次設置的第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第四透鏡(4)、第五透鏡(5)和第六透鏡(6)，所述第三透鏡(3)和第四透鏡(4)之間設置光闌(7)，所有透鏡均為球面透鏡，材料為玻璃；

所述第一透鏡(1)為平凹型透鏡，第二透鏡2為雙凸型透鏡，第三透鏡3為負彎月型透鏡，第四透鏡(4)為負彎月型透鏡，第五透5為雙凸型透鏡，第六透鏡(6)為正彎月型透鏡；六片透鏡的焦距分別為負、正、負、負、正、正。

較佳的，該光學系統的視場角至少為30°，且F數最大為1.3。

較佳的，六片透鏡的材質為H-ZF7LA。

較佳的，六片透鏡均鍍有高透膜。

本發明具有如下有益效果：

本發明的逆向調制貓眼光學系統，采用簡單易加工的六片球面鏡，根據特定的需求通過參數優化設計，可得到大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統，保證對大入射角的光束具有良好的調制效果；同時可接近衍射極限，保證了系統良好的原路返回特性；還保證了F數小，可以實現與小尺寸調制器相匹配，保證了整個系統的調制對比度，具有較好的鏈路穩定性；另外，本系統還具有波前畸變小、能量集中度好的優點，因此，可廣泛應用于逆向調制激光通信的領域，具有體積小、適用性強、成本低等優點。

附圖說明

圖1為本發明的大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統的結構示意圖。

圖2為本發明大視場接近衍射極限的逆向調制貓眼光學系統的光線追跡示意圖。

圖3為本發明貓眼光學系統的MTF圖。

其中，1-第一透鏡，2-第二透鏡，3-第三透鏡，4-第四透鏡，5-第五透鏡，6-第六透鏡，7-光闌。

具體實施方式