[發明專利]低溫真空環境下光學窗口的熱光學特性表征與優化方法

有效

• 申請號: 201810946493.6
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108919486B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 高志山;倪瑞滬;袁群;姚艷霞;王若言;陳銘
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種低溫真空環境下光學窗口的熱光學特性表征與優化方法，其特征在于：方法步驟如下：

步驟1、在ZEMAX軟件中，建立大口徑平行光管光學設計模型，形成大口徑平行光管系統；

步驟2、采用偏置無焦透鏡組優化大口徑平行光管系統的軸外視場波像差；

在光學窗口外側加入偏置無焦透鏡組，通過優化將大口徑平行光管系統的軸外視場波像差優化至衍射極限以下；

步驟3、建立光學窗口的實體模型；

步驟4、將光學窗口的實體模型進行有限元網格劃分；

步驟5、添加光學窗口的材料、溫度及邊界條件載荷；

步驟6、在有限元仿真軟件中進行熱分析求解光學窗口各節點溫度值；

步驟7、編寫ZEMAX用戶自定義面形，調用梯度折射率面型系數與偶次非球面面型擬合系數；

步驟8、通過對偏置無焦透鏡組的變焦來實現低溫環境下大口徑平行光管系統波像差的優化；

所述步驟7中，結合梯度折射率面型及偶次非球面面型的用戶自定義面型，方法步驟如下：

步驟7-1、將求解出的光學窗口各節點溫度值代入到折射率溫度變化公式中，獲得各節點變化折射率值，再將各節點變化折射率值代入梯度折射率擬合方程中求解擬合折射率面型系數；

步驟7-2、添加支撐結構載荷，求解節點面形變化并代入偶次非球面擬合方程中擬合偶次非球面面型系數；

步驟7-3、將折射率面型系數與偶次非球面面型系數同時調入用戶自定義面型中表征出溫度變化面型；

步驟8中，對低溫環境下大口徑平行光管系統進行優化的方法步驟如下：

步驟8-1、將折射率面型系數與偶次非球面面型系數分別調入ZEMAX中，采用多重結構的方式查看各溫差下的波像差值；

步驟8-2、將偏置無焦透鏡組中各透鏡之間的間距設為變量，偏置無焦透鏡組總長設為定值，對大口徑平行光管系統進行優化，將軸外視場波像差優化至衍射極限以下；

步驟8-3、結束優化，完成設計。

2.根據權利要求1所述的低溫真空環境下光學窗口的熱光學特性表征與優化方法，其特征在于：所述偏置無焦透鏡組由三片透鏡構成。