Golay3望远镜系统的设计.pdf

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1、第１９卷第１２期光学精密工程Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．１２２０１１年１２月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｃ．２０１１文章编号１００４－９２４Ｘ（２０１１）１２－２８７７－０７Ｇｏｌａｙ３望远镜系统的设计范君柳１，吴泉英１＊，王福亮２，沈婷婷２（１．苏州科技学院数理学院，江苏苏州２１５００９；２．苏州大学信息光学工程研究所，江苏苏州２１５００６）摘要：提出用Ｇｏｌａｙ３稀疏孔径取代望远镜两镜系统中的主镜，以在保证望远镜角分辨率的同时减少系统的质量和体积。首先利用三级像差理论设计了一套两镜系统，其中主镜是球面镜，次镜是

2、双曲面镜。用Ｇｏｌａｙ３稀疏孔径代替主镜，分析了填充因子与子镜半径的关系。然后，通过Ｚｅｍａｘ程序对系统进行模拟，分析了系统的调制传递函数特性及点列图。最后，在次镜后加入两块熔石英校正镜，并优化校正镜表面曲率半径以及成像工作距离以改进视场。通过Ｚｅｍａｘ程序模拟发现：系统的截止频率随着主镜填充因子的减小而减小，从Ｆ＝２２．２％的１１４．５ｌｐ／ｍｍ到Ｆ＝１５％的９７．７ｌｐ／ｍｍ，再到Ｆ＝１０％的７７．８ｌｐ／ｍｍ；另外，在成像面之前加入校正镜极大地提高了系统的视场，在０．３°视场下，加入校正镜之前的最大像斑半径均方根值是加入后的２．５倍

3、左右。关键词：望远镜；Ｇｏｌａｙ３稀疏孔径；两镜系统；填充因子；校正镜中图分类号：ＴＨ７５１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１１１９１２．２８７７ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｏｌａｙ３ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｓｙｓｔｅｍ１，ＷＵＱｕａｎ－ｙｉｎｇ１＊，ＷＡＮＧＦｕ－ｌｉａｎｇ２，ＳＨＥＮＴｉｎｇ－ｔｉｎｇ２ＦＡＮＪｕｎ－ｌｉｕ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＳｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５００９，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆ

4、ｏｒｍａｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５００６，Ｃｈｉｎａ）＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｑｙｃｙｈｏｏ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｍｉｒｒｏｒｏｆａｔｗｏ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｔｅｌｅｓｃｏｐｙｗａｓｒｅｐｌａｃｅｄｂｙａＧｏｌａｙ３ｓｐａｒｓｅａｐｅｒｔｕｒｅｔｏｒｅｄｕｃｅｉｔｓｗｅｉｇｈｔａｎｄｖｏｌｕｍｅｗｈｉｌｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｈｉｇｈａｎｇｕｌａｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｆｉｒ

5、ｓｔｌｙ，ｔｈｅｔｗｏ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｒｉｍａｒｙｍｉｒｒｏｒａｎｄａｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｉｒｒｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｉｒｄ－ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｍｉｒｒｏｒｗａｓｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄｂｙａＧｏｌａｙ３ｓｐａｒｓｅａｐｅｒｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｉｌｌｆａｃｔｏｒａｎｄｓｕｂ－ｍｉｒｒｏｒｒａｄｉｕｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｗ

6、ａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＺｅｍａｘｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｏｒｍＦｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ）ａｎｄｔｈｅｓｐｏｔｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｗｏｓｉｌｉｃｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｌｅｎｓｅｓｗｅｒｅｉｎｓｅｒｔｅｄｂｅｈｉｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｉｒｒｏｒｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｒａｄｉｕｓｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｌｅｎｓａｎｄｉｍａｇｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｓａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＢｙＺｅｍａｘｓｉｍｕｌａｔｉ

7、ｏｎ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｃｕｔｏｆｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１１４．５ｌｐ／ｍｍｔｏ９７．７ｌｐ／ｍｍａｎｄｔｏ７７．８ｌｐ／ｍｍａｓｔｈｅｆｉｌｌｆａｃｔｏｒｒｅｄｕｃｅｓｆｒｏｍ２２．２％ｔｏ１５％ａｎｄｔｏ１０％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｎｓｅｒｔｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｌｅｎｓｉｎｆｒｏｎｔｏｆｔｈｅｉｍａｇｅｐｌａｎｅｃａｎｇｒｅａｔｌｙｅｎｌａｒｇｅｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅＲＭＳｖａｌｕ

8、ｅｏｆｍａｘｉｍｕｍｓｐｏｔｒａｄｉｕｓｗｉｔｈ－收稿日期：２０１１－０３－２３；修订日期：２０１１－０５－０６．基金项目：江苏省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．ＢＫ２００９１２９）；江苏省“３３