Optik tizimni dizayni va Freefefent sirtini o'lchash

Jang, Xuixing, Wu, Beshing, fan, junliu, chen, bastua, Tang, Yunhai va boshqalar.

Xuixing Jang, Junliu muxlis, Bamuna Chen, Yunhay Tang, Yuwei

Xou, bin Chen, "Optik tizimni loyihalash va erkin sirtni o'lchash", Spie 11552, optik metrologiya va sanoat uchun tekshirish

VII, 115520e (10 oktyabr); DOI: 10.1117 \/ 12.2573873

Voqealar: Spie \/ Cos fotonikasi Osiyo, 2020, faqat onlayn

Optik tizimni dizayni va Freefefent sirtini o'lchash

Zhang Xixing¹, Wu qoni¹*, Fan junliu_¹, Chen baenua¹, Tang Yunhai1, Huu Yuwei², Chen bin³

¹Jismoniy fan va texnologiyalar maktabi, Suzhou Fan va texnologiyalar universiteti,

Suzhou, Jiangsug 215009, Xitoy²

Suzhou fik Co., Ltd., Suzhou, Jiangsug 215006, Xitoy

³Optoelektron fan va muhandislik maktabi, Soohow Universiteti

Suzhou, Jiangsug 215006, Xitoy

Referat

Sparks Apertramas-dan foydalanish katta diapapyut teleskopining o'lchami va vazni kamayishi mumkin. Servonlar yoki asferik sirt ustki ishlatiladi, tizimning nuqtai nazarini oshirish va tasvir sifatini yaxshilash qiyin. Sferik yoki asferik yuzalar bilan taqqoslaganda optik freeform sirtida ko'proq dizayn erkinligi bor. Ushbu qog'oz ikki oynali siyrak tepertasmasining teleskopini yaratadi. Asosiy oyna Golay3 konfiguratsiyasida o'rnatilgan uchta kichik nominaldan yasalgan, birlamchi Zernike polinomiyalar tomonidan belgilangan FreeForform sirtidir. Natijalar shuni ko'rsatadiki, ko'rinishi to'liq ko'rinishi 0 0} {}}} {}}}} {Opancial tizimning birinchi darajali sirtidan foydalanadi. Tasvir sifati talablarga javob beradi, uning modulyatsiyasini o'tkazish funktsiyasini tuzadi.

Kalit so'zlar: siyrak sinovi; bepul yuzalar; Zererikik polinomiyalar; Modulyatsiya o'tkazish funktsiyasi

1. Kirish

Telekop tizimining qarorini takomillashtirish maqsadida optik tizimning izohlanishi kerak. Biroq, katta diapazerlik optik tizimlarning rivojlanishi optik materiallar, ishlab chiqarish xarajatlari, hajmi, vazni va boshqalar bilan cheklangan. Sparke Alaverapy [1] teleskoplar - bu fazoviy tarqatish va bir nechta aperturesning o'zaro aralashuvini katta birlikdagi teshikni almashtirish uchun bir nechta teshikka aralashish uchun o'ziga xos optik tasvirlash tizimidir. Butun tizimning yorqin maydoni bitta katta diafragidan kichikroqdir. Tizimning hajmi va massasi kamayadi. Ammo olingan ma'lumotlar asosan bitta katta diapapyut tizimiga mos keladi.

Sporse Deperture teleskoplari uchun ikki xil usul mavjud. Biri bir nechta oyna teleskopi (MMT) bir nechta kichik nometalldan yasalgan va oddiy ikkilamchi oynani saqlaydi. Golay6 Spicse Apertase Apertase Apertase teleskopi [4] Oddiy ko'p oyna teleskopidir. Yana bir teleskoplar teleskoplar (MTT) teleskoplar bir nechta afsonalar tizimini ko'paytirib, ularning har biri o'z aktiramasi bilan bir nechta. Massachusets texnologiya instituti (MIT) [5] [5] [5] [5]. Biroq, ushbu tizimlar odatda sharsimon yoki asferik sirtdan foydalanib, kengroq ko'rinishda va tasvir sifatini olishda cheklovlar mavjud.

An'anaviy sirt turi bilan solishtirganda, ayniqsa katta ko'rinishda optik tizimlar uchun. FreeForform sirtida ko'proq dizayn erkinligi mavjud [6]. Bu adashishni to'g'rilash qobiliyatiga ega. Shuning uchun, erkin sirtdan foydalanish tizimning tasvirlangan sifatini ta'minlaydi va kattaroq ko'rinishga ega bo'lishi mumkin [7].

Ushbu hujjatda bepul yuzta yoqadigan bir nechta oyna diagse stergeope yangi oyna sterkopi taqdim etiladi. Tizimning asosiy oynasi - bu FreeForform sirtidir va ikkilamchi oyna giperboloid bilan bezatilgan.

2. Nazariy fon

Golay3 Spicse Aperragragraragramas 2.1-rasmda keltirilgan. Uchta pastki teshikning markazlari oddiy uchburchakning uch verisida. Sub-APERTURLARNING eng Kicket Stupersiyasi diafragi ilova qilingan. [8] Sparke Diperature tizimining to'liq tizimi har bir soniylarning havosining atrofidagi teshiklar uchun nisbati sifatida belgilanadi. Golay3 Sporse Aperatsie Optik tasvirlash tizimining to'ldiruvchisi [9]

2.1-rasmda Golay3 Sporse Deperase Aperatice optik tasvirlash tizimining tuzilishi

Bu erda d sub-daperatsiyaning diametrini anglatadi va d ko'chatlangan doiraning diametri ekanligini anglatadi. To'ldirish omili diapapyutning yorug'lik to'plash qobiliyatini ko'rsatadi.

Sparke Deperaturali optik tasvirlash tizimining o'quvchi ekojisi, sub-diapapyut o'quvchining harakati sifatida ifodalanishi mumkin.

Axborot optikasi, o'quvchi funktsiyasi, stol tarqalish funktsiyasi (PSF) va uzatish funktsiyasi quyidagi munosabatlarga ega, deyiladi 2.2-rasmda ko'rsatilganidek, quyidagi munosabatlarga ega.

2.2.2.2.2.

Golay3 Spicse Deperature Aperatice optik tasvirlash tizimining modulyatsiyasini o'tkazish funktsiyasi (MTF)^[10] :

Bu erda mtf_subSubmulyatsiyaning modulyatsiyasi o'tkazish funksiyasi va ifoda:

Uni formuladan ko'rish mumkinki, chastota domenidagi bir nechta sub-daymasining kombinatsiyasi butun siyrak sinovi tizimining mtfi. MTF egri chiziqlar, shuningdek, tizimning tasvirlash sifatini baholashning muhim usulidir.

Amaliy qo'llanmalarda, oyna tizimi odatda teleskopni loyihalash uchun ishlatiladi. Ushbu hujjatda ishlab chiqarilgan Golay3 siyrakli telekompaniyasi ikki oyna tizimidan olinadi. Ikki oyna tizimining asosiy oynasi golay3 siyrak teshigisi bilan almashtiriladi. Ikki oyna tizimining konfiguratsiyasi 2.3-rasmda ko'rsatilgan.

2-rasm, ikki oyna tizimining konfiguratsiyasi

Ikkilamchi ko'zguning ikki oynali nisbati va ikkilamchi oynaning kattalashtirilishi:

Buni Gaussiya optikasi formulasi yordamida olish mumkin:

Bu erda r₁va r₂asosiy oyna metratsiyasining radiusi₁va ikkilamchi oyna m₂mos ravishda.

Geometriya bilimlaridan biz bilamiz:

Birinchidan, optik yordami, nisbiy diapapyut, asosiy oynaning nisbiy ta'siri va tizimning fokusli nuqtasi nuqtasi hisoblash va hisoblash uchun aniqlanadi va. Keyin L2, D, R1 va R2 formulasi (5), (8) va (9) ga muvofiq hisoblash mumkin. Va nihoyat, uchinchi tartibda yo'q qilish nazariyasi, 1 2 va 𝑒𝑒 {{8} {2 2 fakectivent koeffitsientlari hisoblanadi.

Biroq, koma va astigmatizmning ta'siri tufayli, koseGrain tizimini ko'rish sohasi oz. Golay3 Spicse Aperatramasini loyihalash uchun Zernikik Polynomeial bilan jihozlangan bepul sirtdan foydalanish tizimning nuqtai nazarini samarali oshiradi va tasviriy sifatni yaxshilashi mumkin. Freefefent sirtining shakli quyidagicha:

U erda z^l_nZererike polizomidir:

Shuning uchun Zernike polinomlari yozilishi mumkin:

Zernike polinomlari ikkita afzalliklarga ega. Biri, Domen domenida doimiy va ortogonal, va polinomlar koeffitsientlari mustaqildir. Ikkinchidan, u to'lqinli sirt shakli va to'lqinlar o'rtasidagi munosabatlarni aniqlash uchun qulay bo'lgan to'lqinlarning oldini olish bilan bog'liq yaxshi aloqalar mavjud.

3. Simulyatsiyalar

Ushbu qog'oz ikki oyna tizimini yaratadi. Tizimning kirish o'quvchisi 25 0 mm va f raqami 6. Ko'rinish maydoni ± 0,16 daraja. To'lqin uzunligi 486 ~ 656nm. Sparkse diametri diametri diametri 52 mm. Shunday qilib, tizimni to'ldirish faktori 51,92% ni tashkil qiladi. Dastlabki tuzilish va zeeaks bilan optimallashtirishdan keyin. Tizimning yakuniy parametrlari tabdada ko'rsatilgan:

Tizimning ikkilamchi oynasi giperboloid. Uning konvoy koeffitsienti -3. 838. Asosiy oyna - Zernike standart sagida belgilangan FreeForform yuzasi. Dastlabki 14 ta mahsulotning qiymatlari 0.3.2:

GOY3 teleskop tizimining uchta o'lchov tuzilishi 3.1-rasmda keltirilgan:

3.1-rasm Golay3 teleskop tizimining uchta o'lchov tuzilishi

Telekop tizimi uchun optik uzatish funktsiyasi va status diagrammasi odatda o'zining tasvirlash sifatini baholash uchun ishlatiladi. 3.2-rasm - bu tizimning sxemasi. Imkoniyatning maksimal kvadrat radiusi 3,51 mkm. Airtli disk 3,308 mkm. Tizimning tasavvur sifati yaxshi.

3.2-rasm Tizimning Spxam

33-rasm - Zeaax dasturi tomonidan olingan tizimning MTF egri chiziqlari. Rasmdan ko'rinib turibdiki, MTF egri chastota diapazonida ({2}} ~ 100LP \/ mm). Rasm sifati talablarga javob beradi.

GOY3 Spicse Deperase Deperate Deperate Tizimning Freefort sirtining egri chiziqlari

4. Xulosa

Ushbu modda birinchi navbatda, siyrak teshigining ta'rifini va uning tasvirlangan sifatini baholash usuli bilan tanishtiradi. Keyin GOY3 Spicse Deperrage-ni loyihalash uchun Zeax dasturidan foydalaning. Sparkse muassasasi bilan ishlab chiqilgan asosiy oyna bepul sirtni qabul qiladi. Tizim 0 0 ni hisobga olishi mumkin. 16 daraja va qariyb 51,92% ni to'ldirish omili. Bu juda og'ir astronomik telesronopikani rivojlantirish uchun katta ahamiyatga ega.

Minnatdorchilik Ushbu ish Xitoyning milliy milliy fondi (NSFC) tomonidan moliyalashtiriladi (61875145, 11804243); Jiangsu provintsiyasi Xitoyning 13-besh yillik rejasining (20168765) asosiy intizomi; Xitoyning JiGsu oliy ta'lim muassasalarining tabiiy ilmiy fondi (17kja140001); Jiangsu provintsiyasi (KJS1710).

Ma'lumotnoma

[1] Kevin dell, Richard H Baucher. "Katta diafratli engil tasvirlashni baholash". Proce. Spipie, 187- 203 (1996).

[2] Fite, Robert D, "Masofadan o'lchash uchun kamchilik dizaynlari", optik muhandislik. Qog'ozlar 41 (8), 1957-1969 (2002).

[3] Ab Meinel. "Mustaqil teleskoplardan foydalangan holda sintasiz sintez", amaliy optika 9.11: 2501 (1970).

[4] Jons M, Makkori P, Rayb Tau, va boshqalar. "Gigant Magellan Teleskop:" Fan ". Spipi, 2012 yil.

[5] Xie, Zonliang, va boshqalar. "Golay3 Sparkse-Aperte-Aperte-Aperte-Aperte-Aperte-ApertePute teleskopining eksperimentalini namoyish etish". shpgie voll. 11552 115520 -8 yuklab olingan: https:\/\/www.pididigalibry.org\/crocialferent.rhiece.pie 16 Oktyabr.

[6] Evgenio Garbusi, Goran Baer va Volfgang Osten. "PRAFFTED-to'lqinli interferometr bilan asfalez va formental sirtlarni o'lchash bo'yicha ilg'or tadqiqotlar". Spigi 8082: 80821f -80821 (2011).

[7] Jiang, X., P. Skott va D. Whiteh. "FreeForforma sirt tavsifi - Yangi strategiya", Cirp-Andreal - Ishlab chiqarish texnologiyasi 56.1: {2007. 2007. 2007.

[8] Flores, Xorxe L va boshqalar. "Sintetik diaskoplarning optik olib o'tish funktsiyalari bo'yicha noto'g'ri xatolikning ta'siri", AppL 43.32: {3}} (2004).

[9] Feng U, Besh V va Li. "GOY3 aksiyadagi teleskopning xususiyatlarini tahlil qilish", APP REP, 48 (3): 643-652 (2009).

[10] Noll va J. Robert. "Zererikik va atmosfera noto'g'rum", j.opt.Soc.am 66.3: {3}} (1976). Proce. shpgie voll. 11552 115520 {{}} e -9 yuklab olingan: https:\/\/www.piedigalibry.org\/crocecialent-dan foydalanish: https:\/\/www.seiedigalibry.org\/terms-org-Fr-Fish