三反射柱面光学系统：设计、优化与3°视场扩展

本文主要探讨了三反射式柱面光学系统的设计与优化。在传统单片柱透镜和柱面反射镜存在成像光束不理想、视场通常小于1°的问题背景下，作者提出了一种创新的解决方案。通过深入研究柱面光线追迹理论，他们设计了两种特殊结构：三反射式圆柱面系统和二次曲线柱面系统。这些系统的关键在于采用抛物柱面镜实现理想线聚焦，这使得系统能够在子午面方向上的各视场调制传递函数得到了显著优化。 该优化方法的目标是满足高空间分辨率的要求，特别适用于成像光谱仪等设备在狭缝方向上的应用。经过精心设计，这种三反射式柱面结构的子午面总视场扩展到了3°，在45 lp/mm的分辨率条件下，边缘视场在子午面方向的调制传递函数表现优异，分别优于0.2和0.6。这一成果不仅提升了光学系统的性能，还拓宽了其在实际应用中的适用范围，例如在大视场、高精度成像领域具有重要意义。 文章强调了光线追迹技术在这个设计过程中的核心作用，通过精确控制光路，确保了系统在宽视场下的稳定成像。同时，二次曲线柱面的设计利用了光学原理来补偿可能存在的像差，进一步提高了整体光学系统的效率和稳定性。 这篇文章不仅介绍了新的设计思路和技术方法，还展示了如何通过三反射式柱面光学系统实现更广阔的视场和更高的空间分辨率，对于光学设计领域的研究者和工程师来说，具有很高的实用价值和理论参考价值。