宽视场空间遥感用远心离轴三反射镜光学系统设计

本文主要探讨了大视场像方远心离轴三反射镜光学系统的设计方法。作者基于三反射镜的三级差分理论，即利用光学系统中的三次像差来控制系统性能，提出了一种创新的设计策略。首先，通过构建自定义的优化函数，这个函数考虑了系统的多个关键性能指标，如视场角、焦距和成像质量等。优化目标是找到一组初始的三反射镜结构参数，这些参数能够最小化优化函数，从而达到理想的光学特性。 遗传算法被应用于搜索这个优化问题的解，这是一种模拟自然选择和遗传机制的全局优化技术，能够在众多可能的参数组合中找到最佳的解。这种方法有效地处理了复杂的非线性问题，并且在寻优过程中考虑了系统的整体性能，而不仅仅是局部最优。 接下来，设计团队使用光学设计软件ZEMAX对初始的结构进行离轴优化。离轴优化是一种针对光学系统偏离理想轴线设计的技术，它允许系统在一定程度上偏离标准设计，同时保持良好的成像性能。通过这种方式，设计出的光学系统具有18°×0.6°的宽视场角，焦距为1700毫米，入瞳直径为200毫米，具备无中心遮挡的特点，这意味着光线可以均匀地进入整个系统，减少畸变和失真。 值得注意的是，该光学系统实现了接近衍射极限的成像质量，这是光学设计中的一个高标准，意味着其性能接近理论上的最佳状态。这样的系统特别适用于空间遥感应用，因为它需要在广阔的空间范围内提供稳定的、高质量的图像，对于空间探测器或卫星上的光学设备来说，这是至关重要的性能要求。 关键词包括光学设计、三反射镜光学系统、大视场和空间光学，这表明了研究的核心技术和应用场景。文章引用了《中国激光》杂志的出版信息，以及相关的中图分类号、文献标识码和DOI，这些都是学术界进行文献管理和引用的标准格式。 这篇文章提供了深入理解大视场像方远心离轴三反射镜光学系统设计的关键步骤和技术细节，对于光学工程、空间光学以及相关领域的研究者具有很高的参考价值。